La naturaleza, entre muchas cosas, es una fuente de inspiración. Los artistas la plasman en sus obras y los científicos la estudian para entender su funcionamiento perfecto. En robótica, la búsqueda de perfeccionar la movilidad de las máquinas es constante. Para ello, Won Dong Shin, un estudiante de doctorado en la universidad tecnológica École Polytechnique Fédérale de Lausanne (Suiza), se fijó en cómo se mueven los pájaros en tierra, especialmente en sus saltos para iniciar el vuelo.
Las aves utilizan sus delgadas y ágiles patas para caminar, dar pequeños botes y propulsarse para volar. Tienen la suerte de desenvolverse tanto por aire como por tierra. Hasta el momento el hábitat de los drones es el espacio aéreo, pero al ponerle unas patas como la de los pájaros quizás puedan manejarse mejor en superficie e incluso tener un despegue y aterrizaje más eficiente.
Un dron inspirado en un cuervo
Shin y un equipo de investigadores publicaron el pasado 4 de diciembre un artículo científico en la revista Nature en el que se analiza el salto de las aves al iniciar el vuelo para aplicarlo en los drones de ala fija. Este tipo de artefacto tienen un diseño parecido al de los aviones pequeños, con una estructura rígida en lugar de cuadricópteros (con cuatro rotores en los extremos).
El invento se ha bautizado, de manera muy acertada, como RAVEN (cuervo en inglés y siglas de Robotic Avian-inspired Vehicle for multiple Environments). Este grupo de investigadores han construido un dron que puede caminar, dar pequeños botes e iniciar el vuelo de un salto. «Los pájaros pueden pasar de caminar a volar una y otra vez sin la ayuda de una pista o un lanzador. Las plataformas de ingeniería en este tipo de movimientos aún están ausentes en robótica», constata Shin en la web de EPPL.
Las patas multifuncionales
Las dos patas multifuncionales aplican los principios biológicos de las patas de los pájaros pero no llegan a la precisión de estas. A partir de una combinación de modelos matemáticos, simulaciones por computadora y iteraciones experimentales (o sea, repetir muchas veces un experimento) se ha logrado desarrollar patas multifuncionales. Estas son una combinación de muelles y motores que imitan el movimiento de tendones y músculos. Por otro lado, su peso es lo suficientemente ligero para el masa total del dron.
«El diseño de RAVEN busca maximizar la diversificación en los patrones de marcha mientras se minimiza la masa«, explican desde EPFL. La variedad de patrones de movimiento en los campos de biomecánica hacen referencia a las maneras que se observan en el caminar (o locomoción) de personas, animales, o sistemas robóticos. Es clave también una buena distribución del peso, por eso los componentes más pesados se encuentran más cerca del cuerpo del robot aéreo. Cabe destacar que los dedos de las patas son muy importantes para el equilibrio de RAVEN así como lograr el ángulo requerido para impulsarse a volar.
Por qué son útiles las patas multifuncionales de los drones
La incorporación de estas patas multifuncionales a drones de ala fija permite algo nuevo en los drones: manejarse mejor por tierra, así como una reducción del impacto del despegue y aterrizaje. Además de una movilidad más fluida, los investigadores han encontrado que el despegue de un brinco puede ser más eficiente que una salida estática. Descubrieron que este salto antes de volar es «la manera más eficiente de usar la energía cinética (velocidad) y la energía potencial (incremento en altura)». Para impulsarse no necesita de un lanzador ni espacio para una pista de despegue.
Esta innovación puede aportar versatilidad a las máquinas y adaptar la locomoción. En el caso de robots aéreos, drones como RAVEN pueden ser útiles para el reparto en zonas confinadas o con terrenos de difícil acceso. Actualmente, el equipo está trabajando en mejorar el diseño y el control de las piernas.
