31 ene. 2012

'Robots murciélago': el futuro en micro-vehículos aéreos [Video]

Un nuevo micro robot aéreo ha sido desarrollado por el grupo de Robótica y Cibernética de la UPM utilizando un novedoso sistema de actuación muscular artificial, compuesto por materiales inteligentes que se contraen y expanden de forma similar a como lo hacen los músculos de los murciélagos. Se trata de BaTboT, una pequeña nave que puede cambiar la morfología de sus alas durante el vuelo, lo que conllevaría poder volar en entornos interiores con una alta maniobrabilidad a bajas velocidades.


Los murciélagos son los únicos mamíferos con la capacidad de volar. Sus alas contienen más de dos docenas de articulaciones independientes y una delgada y flexible membrana que se extiende a lo largo del sistema óseo de las alas.

La asombrosa maniobrabilidad de estos animales se debe a la combinación del movimiento de aleteo de sus alas y la capacidad de contracción y extensión de las mismas durante el vuelo, lo que se conoce como ala mórfica. Intentar replicar este mecanismo de vuelo, que ha sido perfeccionado a lo largo de millones de años de evolución, es un reto que tiene un increíble potencial para mejorar la maniobrabilidad de los actuales micro sistemas robóticos aéreos. Los científicos lo han afrontado y el resultado es BaTboT.

Este micro robot tiene una envergadura de 50 cm cuando sus alas están extendidas, manteniendo las proporciones de tamaño y forma del mamífero en el cual se ha inspirado su diseño (Pteropus poliocephalus). El peso del robot debe mantenerse lo más bajo posible para maximizar la duración de las baterías y lograr que el robot pueda volar con todos sus mecanismos de control y actuación a bordo.

Simular el funcionamiento de los músculos

Este requerimiento plantea un reto de diseño y desarrollo que conlleva la exploración de tecnologías de actuación que se asemejen más a cómo realmente funcionan nuestros músculos en vez de optar por el uso de motores convencionales. En este aspecto, BaTboT emplea músculos artificiales compuestos por diminutas fibras de SMA (Shape Memory Alloys), actuando como los bíceps y tríceps que proporcionan el movimiento de las articulaciones del ala del robot, logrando así la capacidad mórfica mencionada previamente. El peso de cada músculo es inferior a 1 gramo, mientras que el peso total del robot, incluyendo batería, electrónica a bordo y actuación es de 125 gramos.

El desarrollo de BaTboT ha contado con la colaboración de biólogos de la Universidad de Brown (EEUU) quienes han proporcionado los detalles biológicos necesarios para lograr replicar todas las funcionalidades de vuelo de estos animales en un prototipo artificial. En un futuro cercano, BaTboT será capaz de realizar sus primeros vuelos de alta maniobra, permitiendo el desarrollo de técnicas de control, navegación y sensado que le brinden la autonomía necesaria para realizar misiones de inspección ó exploración. En otras posibles aplicaciones, el mini robot podría servir a los biólogos como plataforma de estudio, introduciéndolo dentro del hábitat de los murciélagos para recopilar información de comportamiento ó ser utilizado para contribuir al control de plagas.

En esta misma línea, el grupo de Robótica y Cibernética de la UPM está desarrollando otros robots biomiméticos con similitudes morfológicas y locomotoras inspiradas en peces e insectos, entre otros, que podrán ser utilizados para interaccionar en medios naturales contribuyendo a la mejora en la explotación de sus recursos.


Referencia bibliográfica:

Colorado J.; Barrientos A.; Rossi C. "Bio-inspired robots with smart muscles: Modeling, Control and Actuation". Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial 8 (4): 385-396, octubre-diciembre 2011.

Información multimedia adicional: videos 1 y videos 2.


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