Un robot estrella de plumas inspirado en la biología domina las maniobras submarinas en 3D

Superar la barrera de la maniobrabilidad en la robótica submarina

Desarrollar máquinas que naden de forma natural en aguas profundas ha planteado desde hace tiempo severos compromisos de ingeniería en la robótica subacuática. Un equipo de investigación de la Universidad Estatal de Carolina del Norte desarrolló anteriormente un robot acuático de alta velocidad inspirado en las mantarrayas, según informó New Atlas. Aunque aquella máquina anterior demostró una rápida propulsión hacia delante, adolecía de una limitación clave: carecía de maniobrabilidad tridimensional completa, lo que dificultaba girar, ascender y rotar sin añadir un peso considerable y un desorden mecánico.

«Normalmente, se necesitarían al menos seis actuadores para lograrlo. Pero gracias a su diseño estructural, conseguimos este rango de movimiento con solo dos actuadores en el robot estrella de plumas».

— Jie Yin, autor correspondiente, Universidad Estatal de Carolina del Norte

Inteligencia mecánica impulsada por la estrella de plumas

Para resolver esta limitación, los ingenieros se fijaron en los crinoideos, conocidos comúnmente como estrellas de plumas. Estos invertebrados marinos emplean múltiples apéndices flexibles y plumosos para coordinar el movimiento con suavidad a través de la columna de agua. En las plataformas robóticas tradicionales, igualar ese grado de movilidad multieje suele requerir al menos seis motores o actuadores dedicados. El equipo universitario evitó esa carga recurriendo a la inteligencia mecánica, un enfoque de ingeniería en el que la geometría física y las propiedades de los materiales realizan movimientos que de otro modo requerirían complejos algoritmos de control y un hardware más pesado, según detalla New Atlas.

Tres modos de natación distintos con solo dos actuadores

La innovación se centra en un diseño estructural que utiliza extremidades elásticas controladas por solo dos actuadores. Al ajustar cómo se activan estas dos entradas, la máquina alterna entre tres modos de movimiento distintos. En el modo medusa, ambos actuadores se activan simultáneamente, forzando los apéndices plumosos hacia abajo para propulsar la unidad hacia arriba; como las alas son monoestables, recuperan de forma natural su forma de reposo, lo que permite que la máquina se hunda o se mantenga suspendida. En el modo pez, la activación de un solo actuador produce aleteos asimétricos que impulsan el robot hacia delante o hacia atrás. Por último, en el modo rotor, los pulsos alternos entre los dos actuadores permiten al dispositivo girar limpiamente alrededor de su eje central, según New Atlas.

Posibles aplicaciones para la exploración marina

Simplificar el movimiento acuático mediante la mecánica estructural proporciona una plataforma más ligera y fiable para trabajar bajo el agua sin sobrecargar las baterías de a bordo. Según el grupo de investigación documentado por New Atlas, futuras iteraciones de este invento podrían llevar cámaras subacuáticas para la vigilancia ecológica, recuperar y elevar objetos sumergidos o coordinar tareas cooperativas junto a otras unidades robóticas marinas.

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