Ingenieros buscan en la naturaleza para crear un robot similar a un pájaro

Los ingenieros Mark Cutkosky y David Lentink, que trabajaron en los laboratorios de la Universidad de Stanford antes de trasladarse a la Universidad de Groningen en los Países Bajos, han desarrollado un robot similar a un pájaro que puede posarse y transportar objetos.

William Roderick, PhD, fue un estudiante de doctorado en ambos laboratorios.

“No es fácil imitar cómo vuelan y se posan los pájaros”, dijo Roderick. “Después de millones de años de evolución, hacen que el despegue y el aterrizaje parezcan tan fáciles, incluso entre toda la complejidad y variabilidad de las ramas de los árboles que se encontrarían en un bosque”.

Los investigadores han estado estudiando robots inspirados en animales y robots aéreos inspirados en pájaros durante años, lo que ha llevado al desarrollo del nuevo robot que se posa.

El robot se describió en un artículo publicado el 1 de diciembre en Science Robotics.

El dispositivo se llama “agarrador aéreo inspirado en la naturaleza estereotipado”, o SNAG. Cuando se adjunta a un dron quadcopter, el resultado es un robot que puede volar alrededor, posarse en diferentes superficies y atrapar y transportar objetos. Los investigadores utilizaron el robot para comparar diferentes tipos de disposiciones de dedos de pájaro y para medir microclimas en el bosque de Oregón.

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Estudios previos con cotorras

Los estudios previos del equipo con pájaros involucraron a cotorras, que son la segunda especie de cotorra más pequeña. Los pájaros fueron grabados por cámaras de alta velocidad mientras volaban hacia adelante y hacia atrás entre perchas especiales, que se representaban en diferentes tamaños y materiales. Estas perchas contenían sensores que capturaban las fuerzas físicas asociadas con los pájaros mientras despegaban, aterrizaban y se posaban.

Roderick es el autor principal del artículo.

“Lo que nos sorprendió fue que hicieron las mismas maniobras aéreas, sin importar en qué superficies aterrizaban”, dijo Roderick. “Dejaban que los pies manejaran la variabilidad y la complejidad de la textura de la superficie en sí”. Esta conducta formulaica vista en cada aterrizaje de pájaro es por qué la “S” en SNAG significa “estereotipado”.

Estructura de SNAG

SNAG es similar a las cotorras en cómo se acerca a cada aterrizaje de la misma manera. Sin embargo, debido al tamaño del quadcopter, SNAG se basa en las patas de un halcón peregrino. En lugar de huesos, posee una estructura impresa en 3D, y tiene motores y línea de pesca como músculos y tendones.

Cada pierna del robot tiene su propio motor que la mueve hacia adelante y hacia atrás, así como uno adicional para agarrar. Un mecanismo en la pierna del robot ayuda a absorber la energía de impacto de aterrizaje, que se convierte pasivamente en fuerza de agarre. Esto ayuda a crear un agarre fuerte y de alta velocidad que puede activarse para cerrarse en tan solo 20 milisegundos. Las tobilleras de SNAG se bloquean una vez que se envuelven alrededor de una rama, y un acelerómetro ubicado en el pie derecho informa cuando ha aterrizado, activando un algoritmo de equilibrio para la estabilización.

Aplicaciones potenciales

Hay muchas aplicaciones potenciales para un robot como SNAG, como misiones de búsqueda y rescate y monitoreo de incendios forestales. También se puede adjuntar a tecnologías diferentes a los drones y colocar junto a pájaros para obtener información sobre la biología aviar.

Según Roderick, una de las aplicaciones potenciales más prometedoras y emocionantes es la investigación ambiental. El equipo adjuntó un sensor de temperatura y humedad al robot antes de utilizarlo para grabar el microclima en Oregón.

“Parte de la motivación subyacente de este trabajo fue crear herramientas que podamos utilizar para estudiar el mundo natural”, dijo Roderick. “Si pudiéramos tener un robot que actuara como un pájaro, eso podría desbloquear formas completamente nuevas de estudiar el medio ambiente”.

El nuevo robot SNAG sin duda desempeñará un papel en la mejora de nuestra investigación ambiental, brindando nuevas perspectivas que anteriormente estaban fuera de nuestro alcance.