Después de muchos intentos previos en el campo, los investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) lograron implementar la agilidad de los insectos en robots voladores de tamaño diminuto. Al igual que con muchos casos de tecnología robótica, el equipo buscó inspiración en la naturaleza. Los insectos son extremadamente acrobáticos y resistentes a las colisiones en vuelo, y pueden navegar eficientemente en condiciones cambiantes como ráfagas de viento y obstáculos.
El profesor Kevin Yufeng Chen es quien construyó el sistema. Es miembro del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación y del Laboratorio de Investigación de Electrónica.
La investigación fue publicada en la revista ITransacciones EEE en robótica. Los coautores incluyeron a Zhiijian, estudiante de doctorado del MIT; Siyi Xu, estudiante de doctorado de la Universidad de Harvard; y Pakpong Chiraattananon, especialista en robótica de la Universidad de la Ciudad de Hong Kong.
Robots aéreos impulsados por actuador suave
Los robots aéreos se basan en una nueva clase de actuadores suaves que les permiten superar varios desafíos físicos en el vuelo del mundo real. Según Chen, los humanos podrían eventualmente usar los robots para polinizar cultivos o inspeccionar maquinaria en espacios pequeños.
Los drones actuales requieren espacios abiertos debido a su incapacidad para operar en espacios confinados, en gran parte debido al hecho de que no pueden manejar colisiones.
“Si observamos la mayoría de los drones de hoy, por lo general son bastante grandes”, dice Chen. “La mayoría de sus aplicaciones implican volar al aire libre. La pregunta es: ¿Puedes crear robots a escala de insectos que puedan moverse en espacios muy complejos y desordenados?
Según Chen, «el desafío de construir pequeños robots aéreos es inmenso».
Alternativas a los motores reducidos
Una de las principales limitaciones de los drones de mayor tamaño es que requieren motores que pierden eficiencia a medida que se reducen, razón por la cual Chen dice que debe haber alternativas.
La principal alternativa hasta este momento ha sido un actuador pequeño y rígido fabricado con materiales cerámicos piezoeléctricos. Estos materiales fueron los responsables de la primera generación de diminutos robots voladores. Sin embargo, son frágiles, lo que dificulta que los robots sufran colisiones.
Chen se basó en actuadores blandos para desarrollar un pequeño robot más confiable y, a diferencia de los duros, consisten en cilindros de goma delgados recubiertos con nanotubos de carbono. A través del proceso de elongación y contracción repetida provocada por las fuerzas electrostáticas producidas, las alas del dron pueden batir rápido.
Los nuevos actuadores pueden aletear 500 veces por segundo, de forma similar a un insecto.
“Puedes golpearlo cuando está volando y puede recuperarse”, dice Chen. “También puede hacer maniobras agresivas como saltos mortales en el aire”.
El dron con forma de insecto solo pesa 0,6 gramos, que es casi la masa equivalente de un gran abejorro.
“Si quieres aprender cómo vuelan los insectos, es muy instructivo construir un modelo de robot a escala”, dice Chen. “Puedes perturbar algunas cosas y ver cómo afecta la cinemática o cómo cambian las fuerzas del fluido. Eso te ayudará a entender cómo vuelan esas cosas”.
Chen espera que los robots puedan usarse en varias industrias, como la agricultura, y las aplicaciones potenciales incluyen el manejo de cultivos y misiones de búsqueda y rescate.
“Todas esas cosas pueden ser muy desafiantes para los robots a gran escala existentes”, dice Chen.