Drones del tamaño de insectos recién desarrollados resistentes a colisiones

Después de muchos intentos anteriores en el campo, los investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) han logrado implementar la agilidad de los insectos en robots voladores de tamaño diminuto. Al igual que en muchos casos de tecnología robótica, el equipo buscó inspiración en la naturaleza. Los insectos son extremadamente ágiles y resistentes a las colisiones en vuelo, y pueden navegar eficientemente en condiciones cambiantes como ráfagas de viento y obstáculos.

El profesor Kevin Yufeng Chen es quien construyó el sistema. Es miembro del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación y del Laboratorio de Investigación de Electrónica.

La investigación se publicó en la revista IEEE Transactions on Robotics. Los coautores incluyeron a Zhiijian, estudiante de doctorado de MIT; Siyi Xu, estudiante de doctorado de la Universidad de Harvard; y Pakpong Chiraattananon, robotista de la Universidad de la Ciudad de Hong Kong.

Robots aéreos impulsados por actuadores suaves

Los robots aéreos dependen de una nueva clase de actuadores suaves que les permiten superar varios desafíos físicos en vuelos del mundo real. Según Chen, los robots podrían ser utilizados eventualmente por humanos para polinizar cultivos o inspeccionar maquinaria en espacios pequeños.

Los drones actuales requieren espacios abiertos debido a su incapacidad para operar en espacios confinados, en gran parte debido a que no pueden manejar colisiones.

“Si miramos la mayoría de los drones de hoy, suelen ser bastante grandes”, dice Chen. “La mayoría de sus aplicaciones involucran vuelos al aire libre. La pregunta es: ¿Puedes crear robots a escala de insectos que puedan moverse en espacios muy complejos y abarrotados?”

Según Chen, “El desafío de construir robots aéreos pequeños es enorme”.

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Alternativas a los motores reducidos de escala

Una de las principales limitaciones de los drones de tamaño más grande es que requieren motores que pierden eficiencia a medida que se reducen de escala, por lo que Chen dice que es necesario encontrar alternativas.

La principal alternativa hasta ahora ha sido un pequeño y rígido actuador hecho de materiales cerámicos piezoeléctricos. Estos materiales fueron responsables de la primera generación de robots voladores diminutos. Sin embargo, son frágiles, lo que hace que sea difícil para los robots soportar colisiones.

Chen se basó en actuadores suaves para desarrollar un robot diminuto más confiable, y a diferencia de los duros, consisten en cilindros de goma delgados recubiertos de nanotubos de carbono. A través del proceso de elongación y contracción repetida provocada por fuerzas electrostáticas producidas, las alas del dron pueden batir rápidamente.

Los nuevos actuadores pueden batir 500 veces por segundo, similar a un insecto.

“Puedes golpearlo cuando está volando y puede recuperarse”, dice Chen. “También puede realizar maniobras agresivas como volteretas en el aire”.

El dron similar a un insecto pesa solo 0,6 gramos, lo que es casi equivalente a la masa de una abeja grande.

“Si quieres aprender cómo vuelan los insectos, es muy instructivo construir un modelo de robot a escala”, dice Chen. “Puedes perturbar algunas cosas y ver cómo afecta la cinemática o cómo cambian las fuerzas del fluido. Eso te ayudará a entender cómo vuelan esas cosas”.

Chen espera que los robots puedan ser utilizados en diversas industrias, como la agricultura, y las aplicaciones potenciales incluyen el manejo de cultivos y misiones de búsqueda y rescate.

“Todos esos cosas pueden ser muy desafiantes para los robots a gran escala existentes”, dice Chen.