Los ingenieros de EPFL han desarrollado un robot de natación versátil que navega ágilmente por superficies de agua desordenadas. Inspirado en los gusanos planos marinos, el innovador dispositivo ofrece nuevas posibilidades para el monitoreo ambiental y la investigación ecológica.
Los robots de natación desempeñan un papel crucial en el mapeo de la contaminación, el estudio de los ecosistemas acuáticos y el monitoreo de la calidad del agua en áreas sensibles como los arrecifes de coral o las orillas de los lagos. Sin embargo, muchos dispositivos dependen de hélices ruidosas, que pueden perturbar o dañar la vida silvestre. El desorden natural en estos entornos – incluyendo plantas, animales y escombros – también plantea un desafío para los nadadores robóticos.
Ahora, los investigadores en el Laboratorio de Transductores Blandos y el Laboratorio de diagnóstico de flujo inestable en la Escuela de Ingeniería EPFLf, y en el Instituto Max Planck de Sistemas Inteligenteshan desarrollado un robot compacto y versátil que puede maniobrar a través de espacios reducidos y transportar cargas útiles mucho más pesadas que él. Más pequeño que una tarjeta de crédito y un peso de 6 gramos, el robot de natación ágil es ideal para entornos con espacio limitado como campos de arroz, o para realizar inspecciones en máquinas transportadas por el agua. La investigación ha sido publicada en Ciencia Robótica.
“En 2020, nuestro equipo demostró robots de rastreo autónomos a escala de insectos, pero hacer robots ultradelgados sin ataduras para entornos acuáticos es un desafío completamente nuevo, dice” Herbert Shea, jefe de EPFL Soft Transducers Lab. “Tuvimos que comenzar desde cero, desarrollando actuadores blandos más potentes, nuevas estrategias de locomoción ondulante y electrónica compacta de alto voltaje”.
Nuestro diseño no simplemente replica la naturaleza; va más allá de lo que los organismos naturales pueden lograr.Florián Hartmann
Electrónica en miniatura para operación autónoma
A diferencia de los sistemas tradicionales basados en hélices, el robot EPFL utiliza aletas silenciosamente ondulantes – inspiradas en gusanos planos marinos – para propulsión. Este diseño, combinado con su peso ligero, permite que el robot flote en la superficie de los canales de agua y se mezcle perfectamente en entornos naturales.
“Nuestro diseño simplemente no replica la naturaleza; va más allá de lo que los organismos naturales pueden lograr,” explica el ex investigador de EPFL Florian Hartmann, ahora líder de un grupo de investigación en el Instituto Max Planck de Sistemas Inteligentes en Stuttgart, Alemania.
Al oscilar sus aletas hasta 10 veces más rápido que los gusanos planos marinos, el robot puede alcanzar velocidades impresionantes de 12 centímetros (2,6 longitudes de cuerpo) por segundo. El robot también logra una maniobrabilidad sin precedentes mediante el uso de cuatro músculos artificiales para conducir las aletas. Además de nadar hacia adelante y girar, es capaz de controlar hacia atrás y nadar hacia los lados.
Para conducir el robot, los investigadores desarrollaron un sistema de control electrónico compacto que entrega hasta 500 voltios a los actuadores de las robots a una baja potencia de 500 milivatios – cuatro veces menos que la de un cepillo de dientes eléctrico. A pesar de su uso de alto voltaje, las corrientes bajas de las robots y los circuitos blindados lo hacen completamente seguro para su entorno. Los sensores de luz actúan como ojos simples, lo que permite al robot detectar y seguir fuentes de luz de forma autónoma.
Los investigadores prevén que el robot contribuya a estudios ecológicos, seguimiento de la contaminación y agricultura de precisión, entre otros campos. Los próximos pasos implican crear una plataforma más robusta para pruebas de campo.
“Nuestro objetivo es extender los tiempos de operación y mejorar la autonomía,” dice Hartmann. “Las ideas fundamentales obtenidas de este proyecto no solo avanzarán en la ciencia de la robótica bioinspirada, sino que también sentarán las bases para sistemas robóticos prácticos y realistas que armonicen con la naturaleza
Referencias
Hartmann et al. Robot de natación plano altamente ágil. Ciencia Robótica. https://doi.org/10.1126/scirobotics.adr0721
EPFL News.
Contacto