Los ingenieros miran a la naturaleza para crear un robot con forma de 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 parecido a un pájaro que puede posarse y transportar objetos.

William Roderick, PhD, era un estudiante graduado en ambos laboratorios.

“No es fácil imitar cómo las aves vuelan y se posan”, 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 encontrarías en un bosque”.

Los investigadores han estado estudiando robots inspirados en animales y robots aéreos inspirados en aves durante años, y esto ha llevado al desarrollo del nuevo robot para posarse. 

El robot fue detallado en un artículo publicado el 1 de diciembre en Robótica Ciencia.

El dispositivo se llama "agarrador aéreo estereotipado inspirado en la naturaleza" o SNAG. Cuando se conecta a un dron cuadricóptero, el resultado es un robot que puede volar, posarse en diferentes superficies y atrapar y transportar objetos. Los investigadores utilizaron el robot para comparar diferentes tipos de disposición de las patas de las aves y para medir los microclimas en el bosque de Oregón.

Estudios previos con Parrotlets

Los estudios previos del equipo con aves involucraron loros, que son la segunda especie de loro más pequeña. Las aves fueron registradas por cámaras de alta velocidad mientras volaban de un lado a otro entre perchas especiales, que estaban representadas en diferentes tamaños y materiales. Estas perchas contenían sensores que capturaban las fuerzas físicas asociadas con las aves cuando 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 aterrizaran”, dijo Roderick. “Dejan que los pies manejen la variabilidad y complejidad de la textura de la superficie en sí”. Este comportamiento formulado que se ve en cada aterrizaje de aves es la razón por la cual la "S" en SNAG significa "estereotipado".

Estructura de SNAG

SNAG es similar a los loros en la forma en que se acerca a cada aterrizaje de la misma manera. Sin embargo, debido al tamaño del cuadricóptero, SNAG se basa en las patas de un halcón peregrino. En lugar de huesos, posee una estructura impresa en 3D y tiene motores y sedal como músculos y tendones. 

Cada pata del robot tiene su propio motor que la mueve adelante y atrás, así como uno adicional para agarrar. Un mecanismo en la pierna del robot lo ayuda a absorber la energía del impacto de aterrizaje, que luego se convierte pasivamente en fuerza de agarre. Esto ayuda a crear un embrague fuerte y de alta velocidad que puede activarse para cerrarse en tan solo 20 milisegundos. Los tobillos de SNAG se bloquean una vez que se envuelve alrededor de una rama, y ​​un acelerómetro ubicado en el pie derecho informa cuando ha aterrizado, lo que activa 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 conectar a tecnologías distintas a los drones y colocarse junto a las aves 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 usarlo para registrar el microclima en Oregón.

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

El nuevo robot SNAG, sin duda, jugará un papel en la mejora de nuestra investigación ambiental, proporcionando nuevos conocimientos que antes estaban fuera de nuestro alcance.