Se inspiró en aves acuáticas como frailecillos, gaviotas y colimbos
Muchas aves pueden desplazarse tanto por el aire como por el agua, pasando de un elemento a otro según sus necesidades. Las gaviotas, los frailecillos, los colimbos y los petreles son ejemplos de aves que pueden cruzar fronteras.
Este grupo tan especial ha incorporado recientemente a un nuevo miembro. Sin embargo, no se trata de un animal.
Un robot ahora puede imitar la capacidad de estas aves acuáticas para volar y nadar, y alternar sin problemas entre ambas actividades, según informaron investigadores el 9 de julio. Su creación busca esclarecer cómo las aves buceadoras dominan ambos entornos y, con el tiempo, podría ayudar a los investigadores a monitorear los hábitats oceánicos.
Diseñar el dispositivo fue todo un reto, ya que crear alas que funcionaran tanto en el aire como en el agua parecía inicialmente imposible. El agua es aproximadamente 800 veces más densa que el aire, por lo que, en teoría, volar debería requerir un aleteo mucho más rápido que nadar; cada actividad exige una mecánica muy diferente en un robot.
"Existía una alta probabilidad de que esto no hubiera sido posible en absoluto", declaró en un comunicado Raphael Zufferey, coautor del estudio e ingeniero mecánico del MIT. "Asumí ese riesgo porque creía que si los pájaros podían hacerlo, con una buena ingeniería nosotros también podríamos".
Vídeo: Ingenieros del MIT y la EPFL en Lausana, Suiza, han diseñado un robot capaz de nadar bajo el agua y salir a la superficie para seguir volando, de forma similar a un ave buceadora.
Zufferey y sus colegas estudiaron primero datos publicados sobre las casi 100 especies de aves que pueden volar y nadar. El análisis reveló que las especies más pequeñas aletean unas diez veces por segundo en el aire y cuatro veces por segundo en el agua, mientras que la frecuencia de aleteo de las aves más grandes es algo menor debido a que tienen una mayor envergadura.
En aproximadamente dos años, el equipo creó el vehículo aéreo-acuático de alas batientes, o FAAV por sus singlas en inglés, que se asemeja vagamente a un pájaro sin cabeza ni patas. Pesa alrededor de medio kilo y tiene una envergadura de aproximadamente un metro, aunque posee alas intercambiables de diferentes tamaños. El robot consta de un cuerpo central con una batería y un motor eléctrico resistente al agua, dos alas flexibles y una cola móvil que ayuda al dispositivo a sumergirse y a ascender.
Imagen: Los coautores del estudio, Raphael Zufferey (izquierda) y Moritz Hüsser (derecha), trabajan en el nuevo robot, que tiene alas, cola y un cuerpo central. John Freidah
Para probar el FAAV, los investigadores colocaron el robot a unos 50 centímetros por debajo de la superficie del agua en un tanque del laboratorio y en el lago Lemán, en Suiza. Experimentando con diferentes aspectos del robot, descubrieron que cinco aleteos por segundo generaban velocidades de natación de hasta aproximadamente un metro por segundo y velocidades de vuelo de alrededor de 6 metros por segundo.
El equipo descubrió que la transición del agua al aire requiere que la cola del FAAV esté en un ángulo de 70 grados, lo que mantiene las puntas de sus alas fuera del agua durante el cambio, pero también evita que el dispositivo se vuelque y caiga al agua.
"Lo más difícil fue retirar las alas de la superficie del agua justo después de la transición", comenta Zufferey a Jordan Strickler de ZME Science.
Si bien la frecuencia y la velocidad de aleteo del FAAV eran similares a las de las aves buceadoras reales, presentaba algunas diferencias clave. El robot era capaz de nadar y saltar desde el agua sin usar las patas, que las aves suelen emplear como remos durante estas actividades, lo que sugiere que remar no es necesario.
Imagen: Este nuevo robot es capaz de imitar a aves que también pueden nadar bajo el agua. Crédito: MIT
"Este es un robot precioso", le dice Glenna Clifton, biomecánica de la Universidad de Portland que no participó en el estudio, a Ari Daniel en el programa "All Things Considered" de NPR. "La biología inspira la robótica, pero a su vez, la robótica se utiliza para comprender la biología".
El FAAV también podría tener aplicaciones prácticas útiles. La actual investigación oceanográfica suele implicar grandes buques, que son caros y contaminan el medio ambiente, afirma Zuffrey en un vídeo de Associated Press.
"Nuestra visión ideal es que oceanógrafos, biólogos marinos y miembros de las comunidades costeras lancen este robot desde un barco o desde la costa, y que vuele cerca del área de interés, como un iceberg, una instalación portuaria o sobre un grupo de ballenas", dice Zufferey en el comunicado. "Se sumergiría en el agua para tomar una medida o recoger una muestra y volvería a volar para entregar los datos a una fracción del coste de los métodos tradicionales".
Actualmente, el equipo trabaja para dotar a las alas del FAAV de la capacidad de girar. También planean evaluar su desempeño en condiciones ambientales adversas, como viento y aguas agitadas, para luego ponerlo al servicio de la investigación oceanográfica.
El estudio se ha publicado en la revista Science: Leaping out of the water: Aerial-aquatic locomotion with flapping wings
