Es capaz de nadar hacia arriba y hacia abajo a lo largo de la columna de agua
Investigadores estadounidenses se han inspirado en el elegante movimiento de las mantarrayas, similar al de los pájaros, para diseñar un robot rápido que puede maniobrar hábilmente en el agua.
Dicen que su diseño de un robot blando y nadador es adecuado para entornos complejos y no estructurados, como la exploración de aguas profundas y el monitoreo ambiental en la superficie y bajo el agua.
El nuevo robot blando alcanza una velocidad de 6,8 longitudes corporales por segundo.
"El modelo anterior sólo podía nadar en la superficie del agua", dice Jie Yin, profesor asociado de ingeniería mecánica y aeroespacial en la Universidad Estatal de Carolina del Norte y autor correspondiente de un artículo que describe el trabajo.
"Nuestro nuevo robot es capaz de nadar hacia arriba y hacia abajo a lo largo de la columna de agua".
Sus aletas, con forma de mantarraya, están unidas a un cuerpo flexible de silicona que contiene una cámara que puede llenarse de aire.
Al inflar la cámara, las aletas se doblan de forma similar a como lo hace una manta al mover las aletas hacia abajo. Cuando se deja salir el aire de la cámara, las aletas vuelven espontáneamente a su posición inicial.
Una fuente de alimentación y una bomba de aire flotan en la superficie del agua conectadas al robot mediante un pequeño tubo de aire.
"Observamos el movimiento de natación de las mantarrayas y pudimos imitar ese comportamiento para controlar si el robot nada hacia la superficie, nada hacia abajo o mantiene su posición en la columna de agua", dijo el coautor del artículo Jiacheng Guo, estudiante de doctorado en la Universidad de Virginia.
"Cuando las mantarrayas nadan, producen dos chorros de agua que las impulsan hacia adelante. Las mantas alteran su trayectoria modificando su movimiento de nado. Adoptamos una técnica similar para controlar el movimiento vertical de este robot nadador", explica Guo.
Según el coautor Yuanhang Zhu, profesor adjunto de ingeniería mecánica en la Universidad de California en Riverside, el chorro de agua descendente producido por el robot es más potente que el chorro ascendente.
"Si el robot mueve sus aletas rápidamente, se elevará. Pero si reducimos la frecuencia de actuación, esto permite que el robot se hunda ligeramente entre aleteos de sus aletas, lo que le permite sumergirse hacia abajo o nadar a la misma profundidad", dice Zhu.
La cámara de aire también permanece llena durante más tiempo cuando el robot bate sus aletas más rápidamente, lo que lo hace más flotante.
Imagen: El robot inspirado en una manta puede nadar hacia arriba y hacia abajo en la columna de agua a velocidades de hasta 6,8 longitudes corporales por segundo a la vez que evita obstaculos. Crédito: Jie Yin y Haitao Qing, Universidad Estatal de Carolina del Norte
Los investigadores demostraron que su robot inspirado en una mantarraya podía sortear obstáculos en la superficie y el fondo de un tanque de agua. También podía transportar una carga útil en la superficie del agua, incluida su propia fuente de aire y energía.
"Se trata de un diseño de alta ingeniería, pero los conceptos fundamentales son bastante simples. Con una única entrada de actuación, nuestro robot puede navegar en un complejo entorno vertical", afirma Yin.
"Ahora estamos trabajando para mejorar el movimiento lateral y explorar otros modos de actuación que mejorarán significativamente las capacidades de este sistema. Nuestro objetivo es lograrlo con un diseño que conserve esa elegante simplicidad".
La investigación se detalla en la revista Science Advances: Spontaneous snapping-induced jet flows for fast, maneuverable surface and underwater soft flapping swimmer
