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| Drone ligero e hinchable diseñado para hacer frente a las colisiones. Crédito: Arizona State University |
Los robots aéreos actuales demuestran unas capacidades de interacción
limitadas en entornos no estructurados en comparación con sus homólogos
biológicos. Por ejemplo, su incapacidad para tolerar colisiones y para
aterrizar o posarse con éxito sobre objetos de formas, tamaños y texturas
desconocidos.
Los esfuerzos por incluir la conformidad han introducido diseños que
incorporan protección mecánica externa contra impactos a costa de reducir la
agilidad y el tiempo de vuelo debido al peso añadido.
Ahora, científicos de la Universidad Estatal de Arizona han desarrollado un
robot aéreo ligero de cuerpo blando (SoBAR) con un armazón hinchable que le
permite resistir las colisiones y una innovadora pinza que le permite posarse
con seguridad en casi cualquier superficie. Además, su rigidez es ajustable
para absorber y recuperarse de golpes inesperados.
"Tenemos que cambiar nuestro enfoque para evitar el contacto con el entorno.
Los drones necesitan interactuar físicamente con su entorno para realizar toda
una serie de tareas", afirma Wenlong Zhang, profesor asociado y experto en
robótica de las Escuelas de Ingeniería Ira A. Fulton de la Universidad Estatal
de Arizona. "Un cuerpo blando no sólo absorbe las fuerzas de impacto para
resistir a las colisiones, sino que también ofrece la elasticidad necesaria
para maniobras dinámicas como el vuelo en percha".
El posado es un ejemplo de colisión controlada. Las aves chocan técnicamente
con las ramas de los árboles u otras estructuras cuando aterrizan y se posan.
Sus articulaciones flexibles y tejidos blandos absorben la fuerza del impacto,
y un mecanismo de bloqueo pasivo en las patas les permite agarrarse a
superficies irregulares sin emplear energía muscular para mantenerlas en su
sitio.
El equipo se inspiró en este modelo aviar para diseñar una pinza biestable
híbrida de tela para su nuevo dron aéreo. Biestable significa que tiene dos
estados de reposo sin energía: abierto y cerrado. Simplemente reacciona al
impacto del aterrizaje cerrándose y agarrándose con seguridad a objetos de
diversas formas y tamaños.
"Puede posarse sobre prácticamente cualquier cosa. Además, el material
biestable significa que no necesita un actuador que le proporcione energía
para mantenerse en su posición. Simplemente se cierra y permanece así sin
consumir energía", explica Zhang. "Luego, cuando es necesario, la pinza puede
retraerse neumáticamente y el dron puede despegar sin más".
A diferencia de los robots aéreos rígidos convencionales, SoBAR demuestra con
éxito su capacidad para soportar y recuperarse repetidamente de colisiones en
varias direcciones, no sólo limitadas a las que se producen en el plano.
Además, aprovechamos sus capacidades para demostrar la capacidad de percha, en
la que la resistencia tridimensional a las colisiones ayuda a mejorar las
tasas de éxito de la percha.
Este tipo de posado sin motor y reactivo al contacto es importante para las
operaciones sostenidas sobre el terreno. Los drones pueden posicionarse donde
sea necesario y apagar los rotores para ahorrar batería. Los investigadores
afirman que esta interacción dinámica con el entorno puede potenciar el uso de
drones en operaciones de búsqueda y rescate, pero también para otros fines
como la vigilancia de incendios forestales, la ayuda al reconocimiento militar
e incluso la exploración de la superficie de otros planetas.
"Los robots aéreos blandos, reconfigurables y adaptables tienen muchas
posibilidades funcionales, así que esperamos que nuestro trabajo dé lugar a
diseños bioinspirados aún más novedosos", afirma Zhang.
Fuentes, créditos y referencias: