Picorrobots inspirados en el vuelo de las moscas

Por cierto, ¿cómo vuela una mosca? Parece una tontería pero fabricar un robot capaz de volar como una mosca no es fácil. El sistema nervioso de la mosca es muy sencillo, pero suficiente para que este insecto volador realice complejas hazañas aerodinámicas más allá de lo que la técnica actual permite. Los (pico)robots aéreos que imiten a las moscas tendrán infinidad de aplicaciones (si son baratos de fabricar y a nadie le moleste que la mayoría acaben en el cubo de la basura). Se publica en Science esta semana un artículo que propone un nuevo diseño de “mosca robótica” capaz de batir sus alas a una frecuencia de 120 Hz gracias a un sistema MEMS (microelectromecánico) basados ​​en silicio. Los autores le llaman a la nueva técnica “microestructuras compuestas inteligentes” (SCM). Gracias a esta técnica se pueden fabricar insectos mecánicos con tamaños micrométricos que se pueden fabricar en masa y cuyo montaje es sencillo. Aún no se ha resuelto el problema de la alimentación energética y del “cerebro” artificial de estos insectos robóticos, por lo que tienen que volar conectados a un cable de alimentación y control, pero se espera que en menos de una década se hayan resuelto estos problemas. Realmente es sorprendente imaginar un mundo con millones de insectos mecánicos fabricados por el hombre. El artículo técnico es Kevin Y. Ma, Pakpong Chirarattananon, Sawyer B. Fuller, Robert J. Wood, “Controlled Flight of a Biologically Inspired, Insect-Scale Robot,” Science 340: 603-607, 3 May 2013 [sciencemag.org].

Dibujo20130505 A robotic fly design with a pair of independently actuated wings

Las “moscas robóticas” son más grandes que una mosca, su tamaño es similar a un centavo de dólar (o a un céntimo de euro). Lo más curioso es el diseño de sus alas, que les permite imitar el movimiento de las alas de una mosca. Imitar el movimiento de las alas de la mosca tiene un gran problema, el consumo energético. Para resolver este problema los autores han utilizado un sistema de accionamiento piezoeléctrico de las alas que imita los músculos de la mosca (ingeniería biomimética). Imitar la biomecánica de las alas de las moscas tiene el problema adicional del peso. La “musculatura artificial” de las moscas robóticas tiene un peso de sólo 80 mg, con una envergadura alar de 3 cm, lo que le permite generar una fuerza de sustentación mayor de 1,3 mN (milinewton). El consumo energético no es muy grande (19 mW), pero es el factor que más limita el nuevo diseño, sobre todo en relación a la autonomía de la “mosca robótica.”

Dibujo20130505 3D robotic fly recording

El vuelo de la mosca robótica ha sido grabado en tiempo real por ocho cámaras en un volumen virtual que han permitido capturar el movimiento y reconstruir la posición y orientación gracias a unos marcadores retrorreflectantes montados en el propio robot. Se han utilizada cámaras de alta velocidad para registar el movimiento con una frecuencia de 500 Hz. Un punto clave es que cada “mosca robótica” es diferente de las demás. Las diferencias en el proceso de fabricación son imperceptibles, pero producen asimetrías en el vuelo que han requerido diseñar un algoritmo de control de vuelo específico que lidie con ellas.

Sin entrar en más detalles técnicos, me ha sorprendido que la publicación del nuevo artículo en Science haya coincidido con el artículo de Robetrt Wood, Radhika Nagpal y Gu-Yeon Wei, “Abejas robóticas,” Investigación y Ciencia, mayo 2013, 38-43, que nos describe el proyecto RoboBee (“abeja robótica”). Recomiendo encarecidamente, a los interesados, la lectura de dicho artículo en español.

PS (12 junio 2013): Recomiendo la lectura de David Lentink, “Biomimetics: Flying like a fly,” Nature, AOP 12 Jun 2013, quien nos habla sobre cómo se ha reducido el tamaño de los “insectos robóticos” de microrrobots, a nanorrobots y ahora a picorrobots. En la imagen de abajo, la barra blanca tiene el mismo tamaño.

Dibujo20130612 winged victories - biomimetics

7 Comentarios

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Dr. FaradayDr. Faraday

Es inevitable no acordarse de “El Invencible” de Stanisław Lem. Nubes de insectos robot que crean una pantalla (de Faraday) que bloquea toda comunicación electromagnética… y que pueden inducir campos electromagnéticos tan intensos que son capaces de freír cualquier sistema electrónico (o literalmente, cocer el blindaje).

Por cierto, en la novela tampoco aclaran las fuentes de energía xD.

docdoc

Hola, a alguien más le sale el mensaje “This video is private”? Es una verdadera pena no poder observar estos artilugios en acción!

docdoc

Muchas gracias!!!

Es increíble lo rápido que es! Me pregunto si los aterrizajes los hacen así (directamente no los hacen) porque el cable da problemas o bien tiene que ver con la dificultad de control debido al efecto suelo. En cualquier caso son impresionantes!

DiegoDiego

y si a algún poderoso le caes mal, pues recibes una picadura de insecto robótico envenenado jeje, ya no se podría estar tranquilo en la habitación de la casa sabiendo que algún insecto te observa desde internet

danieldaniel

La verdad es que el vuelo en tiempo real que se ve en el minuto 1:40 es muy parecido al de una mosca, sorprendente. Creo que a ese tamaño tan pequeño la textura adecuada de las alas debe ser crucial para que el vuelo sea óptimo: grosor, rigidez etc. Una aplicación que yo les daría sería como matamoscas ecológicos, cazamoscas, para acabar con las moscas sin usar insecticidas, por ejemplo en la cocina. También para los mosquitos.

vicvic

Hola el articulo AOP 12 Jun 2013 es de paga, habra una forma alterna de visualizarlo.

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