Este robot imita a las aves acuáticas para volar y nadar con las mismas alas

Un nuevo robot que imita a las aves viene a cambiar las reglas del juego.

En el mundo existen cerca de 100 especies de aves, como el frailecillo (puffin) o el cormorán, que combinan la capacidad de volar con la de sumergirse y nadar en el agua. A pesar de que el agua tiene una densidad 1,000 veces mayor que la del aire, estas aves acuáticas se adaptan a entornos físicos totalmente distintos utilizando las mismas alas. Sin embargo, resulta difícil controlar y observar con detalle el comportamiento de los ejemplares en libertad, por lo que el mecanismo que lo permite aún no se ha desentrañado por completo.

Para desentrañar este misterio, un equipo de investigación del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL) ha desarrollado el “FAAV”, un robot alado capaz de volar por el aire, sumergirse en el agua y volver a despegar desde la superficie. Mediante experimentos en tanques y lagos, y tras identificar la combinación óptima de factores (como el tamaño de las alas, la frecuencia –el número de aleteos por unidad de tiempo– y el ángulo de la cola), se ha diseñado para ayudar a desentrañar el mecanismo por el que las aves con capacidad de buceo se desplazan tanto por el aire como por el agua.

“Las aves como el frailecillo atlántico no solo pueden volar a gran velocidad, sino que también son capaces de sumergirse en el agua y nadar a 3 metros por segundo”, explica Raphaël Zuffre, profesor adjunto del MIT especializado en ingeniería mecánica. “Sabíamos que era posible, pero no había ningún precedente en el que se hubiera intentado lo mismo con un robot móvil”.

Alas versátiles gracias a su flexibilidad

Para comprender cómo vuelan las aves acuáticas, el equipo de investigación de Zuffre examinó minuciosamente la literatura científica y recopiló los datos existentes sobre especies como frailecillos, pardelas y martines pescadores. Como resultado, se descubrió que las especies de pequeño tamaño baten las alas unas 10 veces por segundo en el aire y unas 4 veces por segundo bajo el agua. Por su parte, las especies de mayor tamaño, al tener una envergadura mayor, realizan un número ligeramente menor de aleteos en ambos entornos.

Basándose en estos datos, se diseñó un robot que imita a las aves al ser capaz de variar la velocidad de aleteo dentro de un rango similar al de las acuáticas reales: entre 0.1 y 6 veces por segundo bajo el agua, y entre 5.2 y 11 veces por segundo en el aire. Las alas del FAAV así creado están fabricadas con una membrana extremadamente fina, y su superficie está recubierta de nanopartículas hidrofóbicas que repelen el agua.

El peso del aparato es inferior a 300 g (aproximadamente 0.5 libras) y está compuesto por el fuselaje, dos alas flexibles y una cola maniobrable. El fuselaje incorpora una batería y un motor eléctrico resistente al agua, que acciona el cigüeñal para mover las alas hacia arriba y hacia abajo a una frecuencia preestablecida. Además, al cambiar el ángulo de la cola se puede alternar entre ascenso y descenso.

Cabe destacar que, en lugar de incorporar un complejo mecanismo de plegado, se ha dotado a las alas de una gran flexibilidad. Al flexionarse las alas, la carga bajo el agua se reduce de forma natural, lo que permite batir las alas con mayor frecuencia que con unas alas rígidas. En otras palabras, las alas deben ser lo suficientemente flexibles como para reducir la amplitud del aleteo bajo el agua, pero al mismo tiempo lo suficientemente rígidas como para mantener el cuerpo en el aire.