Las abejas enfrentan una grave amenaza debido al impacto que nuestras actividades tienen sobre el medio ambiente, especialmente por el uso de insecticidas en la agricultura. Diversas universidades están investigando cómo reemplazar la crucial función de polinización de las abejas mediante sistemas robóticos alternativos. Se calcula que las abejas son responsables del 80% de la polinización a nivel mundial. En la temporada más reciente de Black Mirror, en su primer episodio, se muestra a una maestra de primaria explicando cómo los robots abejas realizan la polinización.
En esta serie de ciencia ficción, las abejas ya han desaparecido y son los robots los encargados de polinizar y mantener la viabilidad de nuestros cultivos, evitando así un desastre alimentario que resultaría de la pérdida del principal agente polinizador. Este tipo de distopías no son meras fantasías; varias universidades y centros de investigación han estado trabajando en esta idea desde hace tiempo.
El Laboratorio de Microrobótica de la Universidad de Harvard lleva años desarrollando los RoboBees, logrando avances significativos en el comportamiento de estos robots. Recientemente, han logrado perfeccionar una de las tareas más complicadas para estos mini robots: el aterrizaje.
Publicado en Science Robotics, el equipo liderado por Robert Wood, profesor de Ingeniería y Ciencias Aplicadas Harry Lewis y Marlyn McGrath en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson (SEAS), ha equipado su robot volador con patas largas y articuladas que facilitan su transición del vuelo al suelo. El robot también cuenta con un controlador mejorado que le permite desacelerar durante su aproximación, asegurando un aterrizaje suave.
“Antes, para aterrizar, simplemente apagábamos el robot un poco antes de tocar el suelo y lo dejábamos caer, esperando que aterrizara de pie y de manera segura”, comenta Christian Chan, coautor principal del estudio y estudiante de posgrado en Harvard que dirigió el rediseño mecánico del robot.
El aterrizaje del RoboBee ha sido complicado debido a su pequeño tamaño y peso ligero (solo una décima de gramo y una envergadura de 3 centímetros). Las versiones anteriores experimentaron un efecto suelo significativo, o inestabilidad, causado por los vórtices de aire producidos por el aleteo de sus alas, algo similar a los fuertes vientos generados por las hélices de los helicópteros al acercarse al suelo.
“Un aterrizaje exitoso de cualquier vehículo volador depende de reducir la velocidad al acercarse a la superficie antes del impacto y de disipar la energía rápidamente después del impacto”, señala Nak-seung Patrick Hyun, coautor principal y exinvestigador postdoctoral, ahora profesor adjunto en la Universidad de Purdue. “Incluso con los pequeños alerones del RoboBee, el efecto suelo es considerable al volar cerca de la superficie, y la situación puede empeorar después del impacto, ya que rebota y da vueltas”.
Inspiración en la naturaleza
El equipo se inspiró en la naturaleza para introducir mejoras mecánicas que permitieran a los robots volar con habilidad y aterrizar con gracia en distintos terrenos. Decidieron basarse en la típula o zancudo, un insecto lento e inofensivo que vive entre primavera y otoño y que a menudo se confunde con un mosquito gigante.
Observando los largos apéndices articulados de las típulas, que les ayudan a amortiguar sus aterrizajes, los investigadores encontraron una solución viable. Además, las típulas realizan vuelos cortos; gran parte de su breve vida adulta se pasa aterrizando y despegando.
Aunque la competencia por desarrollar el mejor robot polinizador continúa, el equipo de Harvard se enfoca en expandir el vehículo e incorporar electrónica a bordo para proporcionar al robot autonomía en cuanto a sensores, energía y control: un trío de objetivos que facilitaría el verdadero despegue de la plataforma RoboBee.
El tamaño del RoboBee y su capacidad de vuelo abren interesantes posibilidades para futuras aplicaciones, como la monitorización ambiental y la supervisión de desastres. Entre las aplicaciones favoritas de Chan está la polinización artificial, con enjambres de RoboBees zumbando alrededor de granjas y jardines.
“Nuestro objetivo a largo plazo es lograr la total autonomía, pero mientras tanto hemos estado trabajando para superar los desafíos de los componentes eléctricos y mecánicos mediante dispositivos anclados”, explica Wood. “Como era de esperar, los anclajes de seguridad limitan nuestros experimentos, por lo que un aterrizaje seguro es un paso crucial para eliminarlos”, añade.
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