Cómo los ingenieros enseñaron a un robot inspirado en una manta raya la brazada de mariposa

Hacer un robot que sepa nadar bien puede ser sorprendentemente difícil. Parte de esto se debe al hecho de que el física de cómo los microorganismos se desplazan por el agua es a menudo compleja y difícil de reproducir. Sin embargo, eso no ha impedido que los investigadores estudien cómo se desplazan los animales marinos para poder desarrollar una robótica marina mucho mejor.

Una mejora notable en este ámbito procede de los diseñadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte, que han creado un robot similar a una manta raya que puede realizar la brazada de mariposa. Esta semana se ha publicado una descripción detallada de su diseño en la revista Science Advances

" Hasta el día de hoy, los robots blandos nadadores no han sido capaces de nadar más rápido que un tamaño de cuerpo por segundo, sin embargo las mascotas marinas -como las mantarrayas- tienen la capacidad de nadar mucho más rápido, y con mucho más éxito", dijo Jie Yin, un profesor asociado en la Universidad Estatal de Carolina del Norte, así como un autor en el documento, en un presentación a la prensa. "Queríamos aprovechar la biomecánica de estos animales para ver si podíamos desarrollar una robótica blanda más rápida y con mayor eficiencia energética".

Como resultado, el equipo elaboró dos versiones de un "robot mariposa" de silicona: una que puede alcanzar velocidades típicas de 3,74 longitudes corporales por segundo, así como otra que puede girar bruscamente a la izquierda o a la derecha. Ambas tienen la dimensión de una palma humana.

A diferencia de los principios robóticos similares inspirados en la biología en el pasado que utilizan motores eléctricos para ejecutar directamente las alas, las aletas robóticas del equipo de NC State con un ala "biestable" que se rompe en dos configuraciones distintivas como una horquilla, o un juguete de salto pop-up. Para modificar la posición de las alas redondeadas y giratorias, los investigadores utilizaron un seguro para bombear aire en las cámaras superior e inferior del cuerpo robótico. Cuando las cámaras se inflan y disminuyen, el cuerpo se flexiona hacia arriba y hacia abajo, haciendo que las alas se muevan hacia adelante y hacia atrás.

Al evaluar la robótica en la pecera, los investigadores vieron que inflar la cámara superior hacía que el cuerpo blando se flexionara hacia arriba, provocando un movimiento hacia abajo. Al desinflarla y bombear también la cámara inferior de accionamiento neumático, el cuerpo se flexionaba hacia abajo, generando un movimiento ascendente con las alas. Durante la transición de la carrera ascendente a la descendente, el cuerpo del robot se introduce en el agua y luego sigue avanzando. Este estilo permite que el robot blando sea más ligero y eficiente energéticamente.

La variante inicial del robot mariposa se desarrolló para la velocidad. Tiene una unidad de accionamiento solitaria que controla sus dos alas. La segunda variación se construyó para la capacidad de movimiento. Tiene 2 sistemas de accionamiento conectados que permiten regular cada ala individualmente. Agitar sólo un ala le permite transformarse mucho más rápido.

" Este trabajo es una interesante prueba de principio, pero tiene restricciones", afirmó Yin. "Lo más claro es que los prototipos actuales están conectados por tubos delgados, que es lo que utilizamos para bombear aire a los cuerpos principales. Actualmente estamos trabajando para crear una versión independiente y sin ataduras".

Vea el robot mariposa en funcionamiento, a continuación:

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