Un robot anfibio nada bajo el agua y vuela como un ave marina.

Somormujos, garzas, frailecillos y petreles son algunos de los que se encuentran cerca. 100 especies de aves capaces de volar y bucear.. Se sumergen para perseguir a sus presas bajo el agua y poco después regresan al aire para emprender el vuelo.

Inspirándose en estos aviadores anfibios, los ingenieros de con el y de EPFL de Lausana (Suiza) ha diseñado un robot que se sumerge, nada y luego emerge del agua para volar por el aire como un pájaro buceador. Este trabajo se publica en la revista de esta semana. Ciencia.

Nombre del dispositivo “Vehículo acuático de ala oscilante” (FAAV)Pesa menos de 300 gramos y está diseñado para estudiar la mecánica que permite a estas aves desenvolverse en dos entornos muy diferentes.

Un cuerpo para agua y aire.

El robot se parece a un pájaro: un cuerpo central, dos alas flexibles y una cola ajustable. Las alas y la cola se pueden cambiar por otras de diferentes tamaños para probar configuraciones.

El principal desafío es físico. El agua es 1000 veces más densa que el aire.por lo que avanzar por uno u otro requiere mecánicas muy diferentes. La solución, sin embargo, ya existe en la naturaleza.

“Se requiere cierta adaptación para que esta transición funcione, pero existe una solución en la naturaleza”, dice. Rafael Zaffariprofesor de ingeniería mecánica en el MIT y autor principal del estudio. Los investigadores señalan que aves como los frailecillos vuelan muy rápido y se sumergen a una velocidad de unos 3 metros por segundo.

La clave es la flexibilidad.

Para reproducir este comportamiento, el equipo Datos recopilados sobre frailecillos, petreles, martines pescadores y otras aves buceadoras.. Observaron que los pájaros pequeños baten sus alas unas diez veces por segundo en el aire y unas cuatro veces por segundo bajo el agua.

Con esta referencia biológica desarrollaron y experimentaron. Tres juegos de alas: Pequeño (60 cm), Mediano (80) y Grande (100). Las pruebas se realizaron primero en un tanque de agua y luego en el lago Lemán, Suiza.

El resultado fue claro: El robot voló, nadó y se movía de un entorno a otro con alas medianas. La flexibilidad era crucial, ya que las aletas debían tener suficiente elasticidad para reducir la amplitud del aleteo en el agua y, al mismo tiempo, mantener la rigidez para mantener el vuelo en el aire.

Aproximadamente 1 metro por segundo en agua

Las figuras son de pájaros reales. El robot se fue a nadar. Aproximadamente 1 metro por segundo Agita sus alas unas cinco veces por segundo y vuela durante aprox. 6 metros por segundo con una frecuencia de fracaso similar.

Con una carga de batería, el prototipo puede viajar vuelo de 6 kilómetros oh 2 kilómetros de natación Horizontalmente, de hecho, los investigadores calcularon que es más eficiente emerger del agua, volar y volver a sumergirse a distancias superiores a los 15,5 metros que recorrer este camino sumergido.

Para saltar del agua al aire, el equipo confirmó que el robot debe inclinarse. 70 gradosUn ángulo pronunciado que evita que las puntas de las alas rocen la superficie al aletear. A mayor inclinación, el dispositivo cae hacia atrás al agua.

Despegue sin piernas.

El descubrimiento más sorprendente se realizó al analizar cómo libera agua. Esta combinación de tamaño de ala, frecuencia de aleteo y ángulo de cola permitió al robot nadar, impulsarse sobre la superficie y volar. Sin algo que muchas aves buceadoras necesitan: patas..

Cuando aves como los frailecillos o los patos despegan del agua, reman con las patas mientras baten las alas y ajustan la cola. Los ingenieros descubrieron que, al menos en robótica, No es necesaria una patada para salir volando del agua..

“Si miras a los pájaros, Necesidad de pedalear al más alto nivel. La pregunta a llevarse fue: ¿necesitamos lo mismo para los robots? Y no resultó”, resumió Zaffrey.

Un dron para explorar los océanos

Además de resaltar la adaptabilidad de los animales acuáticos aéreos, este diseño abre la puerta a una nueva clase de vehículos. Ciencias del Mar y Vigilancia de los Ecosistemas Marinos. Los autores imaginan que los robots alados podrán acceder a zonas peligrosas para los aviones convencionales.

“La visión de nuestros sueños es esta. Oceanógrafos, biólogos marinos y comunidades costeras lanzan este robot desde un barco o desde la costa.», explica Zafari. El instrumento volará a un área de interés (un iceberg, una instalación portuaria o una manada de ballenas), se sumergirá para tomar medidas y devolverá datos a una fracción del costo de los métodos tradicionales.

Mirando hacia adelante, equipo está trabajando para mejorar las alas para que puedan girar mientras aletean y planea someter al robot a aguas turbulentas y al viento. Antes de usarlo para responder preguntas sobre ciencias oceánicas. “Un gran desafío es recopilar datos con frecuencia y en muchos lugares, y eso es lo que este robot puede hacer”, concluyó el investigador. Este trabajo fue financiado por una beca Marie Skłodowska-Curie.