El robot que imita a las aves buceadoras ya puede nadar y volar con el mismo sistema de alas
Unas patas quedaron fuera del diseño y, gracias a una inclinación de 70 grados, la máquina logró salir del agua usando únicamente sus alas. Ese despegue, resuelto en menos de un segundo según las pruebas descritas, eliminó la necesidad de añadir extremidades robóticas y permitió mantener el vehículo por debajo de 300 gramos.
El resultado fue un aparato capaz de nadar, atravesar la superficie y continuar el vuelo, una secuencia que los ingenieros llevaban años intentando reproducir a partir del comportamiento de aves buceadoras.
El MIT impulsó un vehículo inspirado en casi cien aves
El equipo dirigido por Raphael Zufferey, profesor asistente de Ingeniería Mecánica en el MIT y autor principal del estudio, presentó en Science un vehículo aéreo-acuático de alas batientes desarrollado junto a la EPFL y Northwest Indian College.
Zufferey explicó que existía una posibilidad alta de que el proyecto fracasara, aunque asumió el riesgo porque las aves demostraban que aquella transición era posible. El trabajo reunió datos de casi 100 especies, incluidas aves como frailecillos y petreles, para comparar su velocidad aérea con el movimiento que desarrollan durante la inmersión.
Los ensayos comenzaron en un tanque pequeño de la EPFL y continuaron en el lago Lemán, donde el equipo probó alas de 60, 80 y 100 centímetros. Las de 80 centímetros ofrecieron el mejor rendimiento, ya que debían doblarse dentro del agua para reducir la resistencia y conservar suficiente rigidez durante el vuelo.
Con una frecuencia cercana a cinco aleteos por segundo, el vehículo nadó a casi un metro por segundo y voló alrededor de seis metros por segundo, valores próximos a los registrados en varias aves buceadoras.
La diferencia entre ambos medios obligó a ajustar el mismo mecanismo, porque el agua tiene una densidad 1.000 veces mayor que la del aire. Los investigadores comprobaron en la literatura científica que las aves pequeñas suelen mover las alas unas diez veces por segundo durante el vuelo y alrededor de cuatro durante la natación. Las especies de mayor tamaño reducen esas frecuencias por la amplitud de sus alas, una referencia que sirvió para fijar los márgenes de funcionamiento del prototipo.
Los ensayos confirmaron que las alas bastaban para emerger
La estructura incorpora un cuerpo central con batería y motor eléctrico impermeabilizado, mientras un cigüeñal mueve las alas y una cola motorizada modifica el ángulo de ascenso o descenso. Las membranas, reforzadas con fibra de carbono y recubiertas con nanopartículas hidrófobas, expulsan parte del agua y pueden flexionarse hasta 90 grados durante la inmersión.
En lugar de proteger todo el conjunto mediante una carcasa hermética, los investigadores aislaron cada componente con silicona y permitieron que el agua entrara en el armazón.
Ese diseño permitió gastar menos energía para evitar que el aparato flotara o se hundiera, y las pruebas confirmaron que las alas eran suficientes para despegar desde la superficie del agua. Zufferey resumió ese logro: “Nadie había conseguido salir volando del agua con alas”.
Los resultados también abrieron una nueva línea de investigación sobre por qué algunas aves pliegan las alas al bucear, ya que los modelos mostraron que reducir su superficie ayuda a ganar velocidad bajo el agua, aunque eso no implique gastar menos energía.
El desarrollo continuará con recorridos más exigentes
David Lentink, ingeniero y biólogo de la Universidad de Groningen que no participó en el estudio, destacó que las aves realizan conductas que muchas máquinas todavía ejecutan mal o no pueden realizar.
Cassondra Williams, fisióloga marina de la National Marine Mammal Foundation y ajena al proyecto, señaló que el tamaño del vehículo podría abrir el acceso a zonas marinas pequeñas o alejadas que quedan fuera del alcance de planeadores mayores y vehículos submarinos sin tripulación.
El prototipo actual podría recorrer unos 6,4 kilómetros por el aire y algo más de 1,6 kilómetros bajo el agua, aunque el equipo trabaja en alas capaces de girar y prepara pruebas con oleaje y viento.
Las aplicaciones planteadas incluyen la recogida de muestras cerca de proliferaciones de algas nocivas y la grabación de mamíferos marinos amenazados. El equipo también prevé estudiar instalaciones portuarias, zonas próximas a icebergs y grupos de ballenas mediante vuelos de ida y vuelta.
Zufferey imagina que oceanógrafos y biólogos marinos, junto con comunidades costeras, lancen el aparato desde tierra o desde una embarcación para tomar mediciones y regresar con los datos por una fracción del coste habitual.
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