Podría permitir una detección y navegación robótica más silenciosa
Las focas son mamíferos marinos carnívoros muy bien adaptados para cazar peces bajo el agua, donde la visibilidad es escasa. En estas condiciones, las focas dependen de sus bigotes altamente sensibles para detectar los pequeños movimientos del agua que dejan los peces al nadar.
Al igual que las ratas y los gatos, las focas también mueven o "agitan" sus bigotes de un lado a otro, pero durante mucho tiempo no estuvo claro el beneficio de este movimiento.
Una nueva investigación realizada por Chinmay Gupta, estudiante de doctorado de la Universidad de Groningen, el profesor Ajay Kottapalli y sus colegas, demuestra que el movimiento activo de los bigotes mejora la percepción sensorial, lo que ayuda a las focas a seguir con precisión los rastros submarinos.
Gupta y Kottapalli desarrollaron un sistema de músculos artificiales que utiliza actuadores blandos para imitar el movimiento de los bigotes de las focas. Este sistema permite un control preciso del movimiento y la rigidez de los bigotes, lo que les ayuda a estudiar cómo influye el movimiento de los bigotes en la percepción sensorial.
Descubrieron que cuando los bigotes se extienden hacia adelante, se vuelven más sensibles, pero requieren un esfuerzo muscular activo. Para equilibrar la sensibilidad y el gasto de energía, las focas mantienen sus bigotes retraídos y los mueven rítmicamente para detectar sutiles vibraciones del agua.
Vídeo: Gupta y Kottapalli desarrollaron un sistema de músculos artificiales con actuadores flexibles que imita el movimiento de los bigotes de las focas. Crédito: Laboratorio Kottapalli, Universidad de Groningen
Navegando por espacios reducidos
Este descubrimiento permite a Kottapalli y su equipo desarrollar una tecnología que podría mejorar los robots que operan tanto en tierra como bajo el agua, inspirándose en los bigotes de las focas. Los robots equipados con sensores similares a bigotes podrían detectar movimientos del aire o del agua y, por lo tanto, rastrear pasivamente las estelas dejadas por objetos en movimiento.
A diferencia del sonar, que emite ondas ultrasónicas que pueden perturbar la vida marina, estos sensores detectan las perturbaciones naturales del flujo. Este enfoque podría permitir una detección y navegación robótica más silenciosa, energéticamente eficiente y respetuosa con el medio ambiente.
Imagen: Esta imagen muestra el modelo del hocico de una foca, con un sistema muscular artificial que utiliza actuadores blandos para imitar el movimiento de los bigotes de las focas. Crédito: Laboratorio Kottapalli, Universidad de Groningen.
En el futuro, Kottapalli y su equipo planean extender este método de detección a robots terrestres. Al integrar una serie de sensores similares a bigotes, parecidos a los que tienen los animales en el hocico, los robots podrían detectar objetos cercanos y percibir el flujo de aire.
Esta capacidad de detección táctil podría ayudarles a desplazarse por espacios reducidos, operar en condiciones de baja visibilidad y explorar entornos complejos donde las cámaras por sí solas podrían no ser suficientes.
El estudio se llevó a cabo en el grupo de investigación de MEMS bioinspirados y dispositivos biomédicos del Instituto de Ingeniería y Tecnología de Groningen, y fue posible gracias al apoyo continuo del Centro de Rehabilitación e Investigación de Focas de Lauwersoog, que proporcionó bigotes de foca para la investigación.
Los hallazgos se publican en la revista npj Flexible Electronics: Soft bionic actuation explains the functional role of whisking in seal whisker sensing
