Un equipo de investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL), en Suiza, ha desarrollado un robot que puede nadar bajo el agua y después emerger para volar por el aire, replicando el comportamiento de las aves que se zambullen. Este avance fusiona la robótica con el estudio de la mecánica animal y promete transformar la exploración de ecosistemas oceánicos.
Alrededor de un centenar de especies de aves —como colimbos, gaviotas, frailecillos, cormoranes, petreles y martines pescadores— utilizan sus alas tanto para volar como para nadar o bucear. Sin embargo, analizar esos movimientos en animales vivos es complejo, y las simulaciones por computadora no logran reproducir con exactitud la interacción entre el aleteo, las fuerzas y la transición del agua al aire.
El estudio fue publicado en la revista Science. Raphael Zufferey, autor principal del trabajo y profesor adjunto de ingeniería mecánica en el MIT, señaló que los modelos robóticos representan una alternativa valiosa porque se rigen por los mismos principios físicos que los animales, además de permitir un control preciso sobre el diseño y el movimiento del sistema.
Diseño del robot inspirado en aves buceadoras
El vehículo aéreo-acuático de alas batientes (FAAV, por sus siglas en inglés) pesa unos 250 gramos. Cuenta con un fuselaje aerodinámico, dos alas de membrana flexibles, una cola móvil y electrónica integrada en una estructura impermeable y sin cables.
El equipo revisó literatura científica y recopiló datos sobre aves buceadoras para ajustar el robot a frecuencias de aleteo comparables a las de especies reales. Según esos datos, las aves pequeñas pueden aletear unas 10 veces por segundo en vuelo y unas cuatro bajo el agua, mientras que las más grandes lo hacen con una frecuencia ligeramente menor en ambos medios.
Las alas están fabricadas con membranas finas recubiertas para repeler el agua, y la cola puede cambiar de ángulo para facilitar el ascenso o el descenso. Los investigadores también crearon piezas intercambiables para modificar el tamaño de las alas.
Pruebas en agua y aire: resultados clave
Los ensayos se realizaron con tres juegos de alas: pequeñas de 60 centímetros, medianas de 80 centímetros y grandes de 100 centímetros. El robot fue probado en un tanque de agua y en el lago Lemán, en Suiza, colocándolo a medio metro de profundidad y programando la frecuencia del aleteo y la inclinación de la cola.
Los investigadores verificaron que el aparato podía nadar, volar y pasar de un medio a otro de manera confiable con las alas medianas. También determinaron que la flexibilidad de las alas es crucial, ya que deben ceder lo suficiente en el agua y mantener la rigidez necesaria para sostener el vuelo.
El robot alcanzó casi 1 metro por segundo bajo el agua con una frecuencia de unos 5 hercios. En el aire llegó a aproximadamente 6 metros por segundo con una frecuencia similar, valores comparables a los de aves buceadoras reales.
Para completar la salida del agua, el robot debió inclinarse 70 grados. Ese ángulo evita que las puntas de las alas toquen la superficie al elevarse, mientras que una inclinación mayor lo hacía caer de nuevo al agua.
El equipo también observó que el prototipo podía despegar sin patas. Zufferey lo explicó así:
“Si observamos a las aves, la mayoría necesita remar en la superficie para despegar. La pregunta era: ¿necesitamos lo mismo para los robots? Y resulta que no”.
Aplicaciones oceanográficas
Los autores plantean que este diseño podría dar lugar a una nueva generación de drones y vehículos aéreo-acuáticos para la oceanografía. La idea es que estos aparatos vuelen hasta regiones a las que los buques oceánicos tradicionales no pueden acceder o donde operar resulta peligroso.
Zufferey describió un uso pensado para trabajo de campo costero y marino:
“Nuestra visión ideal es que oceanógrafos, biólogos marinos y miembros de comunidades costeras puedan lanzar este robot desde una embarcación o desde la costa, y que vuele cerca de la zona de interés, como un iceberg, una instalación portuaria o sobre un grupo de ballenas”.
El investigador añadió que el aparato podría entrar al agua para recoger información y regresar después con ella. “Se sumergiría para tomar una medida o recoger una muestra, y regresaría para entregar los datos a una fracción del costo de los métodos tradicionales. Luego podría volver a sumergirse para obtener más información”.
Los próximos pasos del equipo incluyen mejorar las alas para que también puedan girar y probar el robot en aguas agitadas y con viento. La meta es contar con una plataforma capaz de repetir mediciones y muestreos en distintos puntos con una frecuencia mayor que la de los métodos oceanográficos habituales.
Fuente: Infobae