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12 may 2013
Insectos robóticos hacen el primer vuelo controlado
El
verano pasado, en un laboratorio de robótica de Harvard, un insecto tomó vuelo.
Con la mitad del tamaño de un clip de papel y un peso de menos de una décima de
gramo, que saltó unos centímetros, se cernía un momento en frágiles aleteos de las alas, y luego se aceleró a lo
largo de una ruta predeterminada a través del aire.
Como
un padre orgulloso de ver a un niño dar sus primeros pasos, el estudiante
graduado Pakpong Chirarattananon inmediato capturó un video de la incipiente y
que envió por correo electrónico a su asesor y sus colegas a las 3 am.
"Estaba
tan emocionado, que no podía dormir", recuerda Chirarattananon, co-autor
principal de un artículo publicado esa semana en Science.
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La
demostración del primer vuelo controlado de un robot insecto es la culminación
de más de una década de trabajo, dirigido por investigadores de la Escuela de
Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS) y el Instituto Wyss de Ingeniería
Inspirada Biológicamente en Harvard.
"Esto
es lo que he estado tratando de hacer literalmente por los últimos 12
años", dice Robert J. Wood, profesor de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de
la SEAS, y el investigador principal de la National Science Foundation.
"Es realmente sólo por los últimos avances de este laboratorio de
fabricación, materiales y diseño que nosotros también hemos sido capaces de
probar esto. Y que funcionó espectacularmente bien. "
Quiero
crear algo que el mundo nunca haya visto antes. Se trata de la emoción de
empujar los límites de lo que pensamos que podemos hacer, los límites del
ingenio humano ".
Inspirado
por la biología de la mosca, con la anatomía submilimétrica y dos alas
finísimas casi invisibles aleteando a casi 120 veces por segundo, el pequeño
dispositivo no sólo representa la vanguardia absoluta de los sistemas de
microfabricación y control, sino que es una aspiración que ha impulsado la
innovación en estos campos por docenas de investigadores en Harvard durante
años.
"Tuvimos
que desarrollar soluciones desde cero, para todo", explica Wood. "Nos
gustaría tener un componente de trabajo, pero cuando pasamos a la siguiente,
cinco nuevos problemas surgían. Era un blanco móvil ".Los grandes robots
pueden ejecutarse en los motores electromagnéticos, pero en esta pequeña escala
tiene que llegar a una alternativa, y no había ni una", dice el co-autor
principal Kevin Y. Ma, un estudiante graduado de SEAS.
Las
solapas robot diminutas, sus alas, se mueven con actuadores piezoeléctricos -
tiras de cerámica que se expanden y contraen cuando se aplica un campo eléctrico.
Bisagras delgadas de plástico incrustados en el bastidor de carrocería de fibra
de carbono sirven como uniones, y un sistema de control delicadamente
equilibrado manda los movimientos de rotación en el robot aleteo-ala, cada ala controlada de forma independiente en
tiempo real.
A
escalas pequeñas, los pequeños cambios en el flujo de aire pueden tener un
efecto descomunal en la dinámica de vuelo, y el sistema de control tiene que
reaccionar mucho más rápido que al permanecer estable.
Los
insectos robóticos también se aprovechan de una técnica de fabricación
emergente ingeniosa que fue desarrollado por el equipo de Wood en 2011. Hojas
de diversos materiales de corte por láser se superponen y emparedadas juntas en
una placa delgada y plana que se dobla como el libro de un niño en la
estructura electromecánica completa.
El
proceso es rápido, paso a paso sustituye a lo que solía ser un arte manual
laborioso y permite que al equipo utilizar materiales más robustos en nuevas
combinaciones, al mismo tiempo que mejora la precisión global de cada
dispositivo.
"Ahora
podemos crear rápidamente prototipos fiables, lo que nos permite ser más
agresivo en la forma en que probamos", dice Ma, quien agregó que el equipo
ha pasado por 20 prototipos en tan sólo los últimos seis meses.
Las
aplicaciones del proyecto Robobee podrían incluir el control distribuido
ambiental, las operaciones de búsqueda y rescate o la ayuda en la polinización
de cultivos, pero los materiales, técnicas de fabricación y componentes que
surgen en el camino pueden llegar a ser aún más importante. Por ejemplo, el
proceso de fabricación emergente podría permitir una nueva clase de
dispositivos médicos complejos.
"El
aprovechamiento de la biología para resolver problemas del mundo real es lo que
hace el Instituto Wyss ", dice el Director Fundador de Wyss Don Ingber.
"Este trabajo es un hermoso ejemplo de cómo reunir a los científicos e
ingenieros de diversas disciplinas para llevar a cabo la investigación
inspirada en la naturaleza
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