Inspirados en un ave marina conocida como arao común, los ingenieros del Bristol Robotics Laboratory de la University of Bristol han desarrollado diseños que podrían desembocar en la producción de nuevos vehículos robóticos capaces de volar y nadar. Esto supone un importante adelanto, ya que hasta el momento los robots solamente podían realizar una sola de estas actividades.
La gran ventaja del arao común es que vuela con las alas rectas y nada con las alas dobladas, reduciendo así la resistencia de perfil en un 50%. Esta estrategia es la que ha proporcionado la principal inspiración para el diseño de los nuevos vehículos robóticos aéreos y acuáticos.
El equipo de investigadores ha estudiado principalmente la forma en la cual el movimiento aéreo y acuático se produce en la naturaleza en una sola entidad, en particular en el arao común. Ahora planean usar sus cálculos, modelos y simulaciones para diseñar un vehículo robótico con estas características.
En consecuencia, los robots incluirían alas capaces de lograr una transformación similar a la utilizada por las aves marinas para poder conducirse en ambos contextos. El investigador Richard Lock y su equipo de colaboradores, bajo la supervisión del Dr. Ravi Vaidyanathan, están a cargo del trabajo.
Un diseño natural
Los expertos de la University of Bristol han publicado recientemente un resumen de esta investigación en el medio especializado Bioinspiration & Biomimetics. Además, el estudio también ha merecido un artículo en el portal Physorg.com. Según los ingenieros, el primer paso para ser capaces de reproducir el proceso natural ya ha sido dado.
Ese avance es la capacidad de modelar matemáticamente los cambios morfológicos del ave que permiten el pasaje del medio acuático al aéreo. Mejorando la comprensión de los sistemas con capacidad multifuncional que pueden observarse en la naturaleza, los especialistas se acercan a la concreción de diseños robóticos con las mismas características.
Una gran variedad de aves e insectos son capaces de desarrollar sistemas de locomoción con aplicación en el aire y el agua. Sin embargo, estos animales se enfrentan a numerosos retos fisiológicos, porque el agua es unas 800 veces más densa que el aire. De esta manera, los futuros vehículos robóticos también deberán sortear estos inconvenientes.
Las estrategias desarrolladas por los animales son básicamente dos, dependiendo de la especie: aplican dos mecanismos diferentes para cada uno de los contextos o, por el contrario, utilizan un único mecanismo adaptado al mismo tiempo para su uso en agua y aire, desarrollando alguna variante en cada caso.
Aplicaciones de los robots
El arao común es un ejemplo de esta segunda categoría, ya que el ave modifica la forma de sus alas de acuerdo al contexto: si va a usarlas para la natación las coloca dobladas, mientras que para el vuelo las utiliza en forma recta. Esto le permite reducir la resistencia de perfil hasta un 50%, además de disminuir significativamente los requerimientos de energía para cada una de las tareas.
Después de desarrollar un modelo de ala de acuerdo a los parámetros observados en el arao común, los investigadores validaron el modelo mediante distintas simulaciones. De esta forma, se hallaron los valores y variables claves que permitirán alcanzar un mayor rendimiento y eficiencia energética en los futuros vehículos robóticos.
Un vehículo robótico con la capacidad de volar y nadar podría tener una amplia variedad de aplicaciones. Por ejemplo, podría ser utilizado para inspeccionar tuberías submarinas en plataformas petroleras offshore y, posteriormente, trasladarse por aire a otras locaciones ubicadas a grandes distancias. También podría ser empleado en tareas de vigilancia aérea y acuática.
Actualmente, los investigadores están desarrollando una plataforma experimental con el objetivo de investigar diversos parámetros relacionados con la propulsión durante la locomoción acuática. Un punto vital a estudiarse y mejorarse es la posibilidad de contar con velocidades de funcionamiento diferentes en cada medio, algo que podría incrementar la versatilidad y funcionalidad de los vehículos robóticos.