Si alguna vez has alejado un mosquito de tu cara, solo para que vuelva una y otra vez, sabes que los insectos pueden ser notablemente acrobáticos y resistentes en vuelo. Esos rasgos les ayudan a navegar por el mundo aéreo,con todas sus ráfagas de viento, obstáculos e incertidumbre general. Tales rasgos también son difíciles de construir en robots voladores, pero el profesor asistente del MIT Kevin Yufeng Chen ha construido un sistema que se acerca a la agilidad de los insectos.
Chen, miembro del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática y del Laboratorio de Investigación de Electrónica, ha desarrollado drones del tamaño de un insecto con una destreza y resistencia sin precedentes. Los robots aéreos están propulsados por una nueva clase de actuador suave, que les permitepara soportar las tribulaciones físicas del vuelo en el mundo real. Chen espera que los robots algún día puedan ayudar a los humanos polinizando cultivos o realizando inspecciones de maquinaria en espacios reducidos.
El trabajo de Chen aparece este mes en la revista Transacciones IEEE sobre robótica . Entre sus coautores se encuentran el estudiante de doctorado del MIT Zhijian Ren, el estudiante de doctorado de la Universidad de Harvard Siyi Xu y el roboticista de la City University of Hong Kong Pakpong Chirarattananon.
Por lo general, los drones requieren espacios amplios y abiertos porque no son lo suficientemente ágiles para navegar en espacios reducidos ni lo suficientemente robustos para resistir colisiones en una multitud. "Si observamos la mayoría de los drones hoy en día, generalmente son bastante grandes", dice Chen."La mayoría de sus aplicaciones implican volar al aire libre. La pregunta es: ¿se pueden crear robots a escala de insectos que puedan moverse en espacios muy complejos y desordenados?"
Según Chen, "El desafío de construir pequeños robots aéreos es inmenso". Los drones del tamaño de una pinta requieren una construcción fundamentalmente diferente a la de los más grandes. Los drones grandes generalmente funcionan con motores, pero los motores pierden eficiencia a medida que los encoges. Entonces,Chen dice que para los robots con forma de insectos "es necesario buscar alternativas".
La principal alternativa hasta ahora ha sido emplear un actuador pequeño y rígido construido con materiales cerámicos piezoeléctricos. Si bien la cerámica piezoeléctrica permitió que la primera generación de pequeños robots despegara, son bastante frágiles. Y eso es un problema cuando se construyeun robot para imitar a un insecto: los abejorros en busca de alimento soportan una colisión aproximadamente una vez por segundo.
Chen diseñó un dron diminuto más resistente utilizando actuadores blandos en lugar de duros y frágiles. Los actuadores blandos están hechos de cilindros de goma delgados recubiertos con nanotubos de carbono. Cuando se aplica voltaje a los nanotubos de carbono, estos producen una fuerza electrostática que aprieta y aprieta.alarga el cilindro de goma. El alargamiento y la contracción repetidos hacen que las alas del dron se muevan rápidamente.
Los actuadores de Chen pueden aletear casi 500 veces por segundo, lo que le da al dron una resistencia similar a la de un insecto. "Puedes golpearlo cuando está volando y puede recuperarse", dice Chen. "También puede realizar maniobras agresivas como saltos mortales en el aire."Y pesa solo 0,6 gramos, aproximadamente la masa de un abejorro grande. El dron se parece un poco a una pequeña cinta de casete con alas, aunque Chen está trabajando en un nuevo prototipo con forma de libélula.
La construcción de robots parecidos a insectos puede proporcionar una ventana a la biología y la física del vuelo de los insectos, una vía de investigación de larga data para los investigadores. El trabajo de Chen aborda estas preguntas a través de una especie de ingeniería inversa. "Si desea aprender cómo vuelan los insectos,es muy instructivo construir un modelo de robot a escala ", dice." Puedes alterar algunas cosas y ver cómo afectan la cinemática o cómo cambian las fuerzas del fluido. Eso te ayudará a comprender cómo vuelan esas cosas ". Pero Chen apuntahacer más que agregar a los libros de texto de entomología. Sus drones también pueden ser útiles en la industria y la agricultura.
Chen dice que sus mini-aéreos podían navegar con maquinaria compleja para garantizar la seguridad y la funcionalidad. "Piense en la inspección de un motor de turbina. Usted querría que un dron se mueva por [un espacio cerrado] con una cámara pequeña para verificar si hay grietas.en las placas de la turbina. "
Otras aplicaciones potenciales incluyen la polinización artificial de cultivos o completar misiones de búsqueda y rescate después de un desastre. "Todas esas cosas pueden ser muy desafiantes para los robots a gran escala existentes", dice Chen. A veces, más grande no es mejor.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por Daniel Ackerman. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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