Abeja robótica de Harvard consiguió difícil transición entre el agua y el aire

SEAS, Harvard

La ciencia ficción vuelve a hacerse realidad con la introducción del nuevo híbrido RoboBee, una abeja robótica puede volar, bucear en el agua, nadar, impulsarse hacia dentro o fuera del agua y aterrizar seguramente. La última vez que muchos vimos un mecanismo de este tipo, se trataba nada menos que de drones asesinos en la serie Black Mirror.

RoboBees es un proyecto de más de una década de ingenieros robóticos de la Universidad de Harvard.  Por doce años, han desarrollado tecnologías para hacer volar a enjambres autónomos de robots voladores para aplicaciones como búsqueda y rescate, estudios biológicos y polinización artificial.

Ahora, el robot ha sido mejorado hasta convertirse en un microbot de agua y aire capaz de estabilizarse  en la superficie del agua antes de que una combustión interna lo lance con furia por los aires.

La última versión de RoboBee, es 1.000 veces más liviana que cualquier robot aéreo-acuático. El paper con su descripción fue publicado en Science Robotics.

El proyecto tuvo la participación de científicos de la Escuela John A. Paulson de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS) y el Instituto Wyss de Ingeniería Biológicamente Inspirada en Harvard.

Transición entre medios muy distintos

Es el primer microrobot capaz de moverse hacia dentro y fuera de ambientes complicados: el hacer transiciones del agua al aire es algo que va más allá de lo que los insectos pueden lograr en la vida real.

Diseñar a un robot de solo milímetros que se mueve dentro del agua tiene muchos retos: primero, que el agua es 1.000 más densa que el aire, por lo que la velocidad del aleteo debe variar mucho entre ambos medios. Si la velocidad del aleteo es demasiado lenta, la abeja robótica no podrá volar. Pero si es demasiado rápida, el ala se quebraría rápidamente.

Usando tanto modelos teóricos e información experimental, los investigadores hallaron la combinación perfecta de tamaño de ala e índice de aleteo, empequeñeciendo el modelo a escala para permitir a la abeja operar repetidamente el diseño tanto en agua y aire. Usando una estrategia multimodal, los investigadores lograron que el robot aletee a  220 hasta 230 hertz en el aire y 13 hertz en el agua.

Propulsión hacia fuera del agua

Otro reto importante que se tuvo que afrontar fue el hecho de que a tan pequeña escala, la superficie del agua sería tan dura como un ladrillo. La tensión de la superficie es más de 10 veces el peso de RoboBee y tres veces su capacidad de carga máxima. Investigaciones previas demostraban cómo el impacto y bordes afilados pueden romper la tensión superficial durante la entrada de un RoboBee en el agua, aunque se mantuvo la pregunta: ¿cómo hacer salir a RoboBee del agua?

Para resolverlo, los investigadores retroadaptaron RoboBee con cuatro estabilizadores boyantes y una cámara de gas. Cuando RoboBee nada hacia la superficie, una placa electrolítica en la cámara convierte el agua en oxhídriógeno, un combustible gaseoso.

Al tener poquísima capacidad de carga y ser imposible llevar su propio combustible, los científicos crearon la solución para explotar los recursos del ambiente. “La tensión es algo con lo que tenemos que cruzarnos, pero también podría  usarse durante el proceso de colección.

El gas incrementa la flotabilidad del dron, empujando las alas fuera del agua, mientras que RoboBee se estabiliza en la superficie. Allí, un mechero pequeñísimo se enciende en la cámara y envía a RoboBee fuera del agua. El robot ha sido diseñado para estabilizarse en el aire.

El dron abeja ahora es capaz de levantar, entre todos sus elementos, a tres veces su peso. Entre todos los microelementos con los que fue equipado, Robobee alzó hasta 1 75 miligramos, unos 90 miligramos más pesado que anteriores diseños.

Daniel Meza
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