Читать книгу Los animales y vegetales que nos inspiran - Emmanuelle Pouydebat - Страница 9

Atención, después de los récords de las aves, tenemos las proezas de algunos insectos de vuelo con alas batientes y otros vuelos estacionarios. Cuando la deformación anatómica de la libélula (odonato) se pone al servicio de los sensores del futuro, la miniaturización se convierte en un reto importante… En efecto, los investigadores del mundo entero inventan sus propios microdrones, artefactos volantes en miniatura, de unos centímetros como máximo. Un microdrón representa la tercera generación de drones, puede utilizarse en el marco de la búsqueda y la asistencia a las víctimas, de la vigilancia por parte de las autoridades, de la detección de agentes químicos o biológicos, etc. Los retos se articulan alrededor del reconocimiento en espacios confinados, la combinación del vuelo de desplazamiento (como un avión) con el vuelo de observación (como un helicóptero), el paso del vuelo exterior al vuelo interior evitando los obstáculos, etc. Los microdrones de exterior todavía deben mejorar sus cualidades aerodinámicas y su rapidez, mientras que los microdrones de interior necesitan más estabilidad, control de la inmovilidad y una detección más eficaz de los obstáculos.

Para alcanzar estos objetivos de innovación, los estadounidenses se inspiran en los increíbles colibríes (troquílidos); los alemanes, en las gaviotas (láridos). ¿Y los franceses? Los franceses centran la atención en un insecto excepcional, ¡la libélula! En efecto, cohete, avión y helicóptero utilizan técnicas de vuelo variadas y eficaces. Sin embargo, el vuelo con alas batientes de las aves y las libélulas ha sido durante mucho tiempo una hazaña tecnológica inimitable. Crear una aeronave con alas batientes ha representado un reto y un sueño para buen número de inventores. El ornitóptero de Leonardo da Vinci, una máquina que se parece a las alas de ave activadas por la fuerza muscular humana, por desgracia nunca alzó el vuelo. Étienne Oehmichen murió arruinado y en el más completo anonimato, tras inspirarse en el vuelo de los insectos e intentar imitarlo, en vano.

Siglos de intentos. Pero no para nada. El reto es enorme, porque los otros tipos de microdrones no son satisfactorios. Los microdrones de tipo avión son rápidos, pero no pueden realizar vuelos estacionarios. Los de tipo helicóptero son lentos, ruidosos y muy costosos desde el punto de vista energético. En cambio, los microdrones de alas batientes tienen el potencial de ser económicos y miniaturizables hasta un centímetro, son más eficaces, silenciosos y capaces de vuelos estacionarios. Tenemos el dron colibrí estadounidense, que prefigura la era de los nanodrones, el SmartBird alemán ultraligero y con una maniobrabilidad excepcional o también el minúsculo DelFly neerlandés, libélula robot de 20 g que evita los obstáculos, goza de una visión en 3D y podría encontrar aplicaciones innumerables en el campo del espectáculo, el deporte, la búsqueda de víctimas o la agricultura. Sin embargo, todavía no somos capaces de producir en gran cantidad este tipo de dron y de reducir su tamaño, sobre todo a causa de los problemas debidos a la batería. ¡Sin duda, los retos que se nos presentan van a ocupar a los investigadores durante decenios![2]

Es el objetivo del proyecto Remanta, que, bajo los auspicios del Ministerio de Defensa francés, intenta realizar, desde hace cerca de quince años, un robot libélula de 15 cm y 20 g.[3] El objetivo original de este proyecto reside en la reproducción de la deformación vibratoria del tórax de la libélula, la misma deformación que le hace batir las alas a alta frecuencia con un mínimo de energía. Este trabajo muestra de manera fascinante que un insecto de este tamaño, al igual que el microdrón, se apoya en los remolinos aéreos para propulsarse o mantenerse en vuelo estacionario (Figura 1). Otro reto importante: inventar los sensores del futuro, los que permitirán a un microdrón detectar cualquier obstáculo, en especial identificando la velocidad de avance y equilibrándolo, como una mosca o una libélula hacen con los ojos para controlar la trayectoria y la altitud. Esperemos que este proyecto pueda llegar a buen puerto. La bioinspiración francesa, que ha sufrido durante largo tiempo una especie de compartimentación de las disciplinas, a veces tiene dificultades para encontrar financiamiento…

Figura 1. De las auténticas libélulas (© Pouydebat) al microdrón Remanta y el demostrador con las alas hacia arriba (© Onera).

Pero hay un proyecto que ha tenido éxito, es lo menos que se puede decir. Los insectos gozan de una percepción excepcional de su entorno que les permite evitar los obstáculos a pesar de su velocidad elevada de desplazamiento. No hacía falta más para inspirar a los investigadores. Imagina un dron capaz de volar adaptándose al relieve, un dron capaz de evitar los obstáculos sin tener en cuenta la velocidad o la altitud. Unos investigadores franceses han hecho más que imaginarlo, ¡lo han fabricado! Los expertos en biorrobótica han creado el primer robot que vuela eficazmente por encima de un terreno accidentado sin acelerómetro, gracias a un ojo bioinspirado.[4] Te presento a BeeRotor, inspirado, entre otras cosas, en los ojos de las abejas.

Este robot de unos cincuenta centímetros puede desplazarse por un túnel sin tropezar con obstáculos verticales, ni siquiera con las paredes desiguales y en movimiento. Por lo tanto, evita perfectamente los obstáculos, todo esto sin acelerómetro. No obstante, todas las aeronaves, desde el «simple» dron hasta un cohete, pasando por un avión, están provistas de acelerómetros que les proporcionan datos indispensables, en especial la dirección del centro de la tierra, para estabilizarse. Ahora bien, los insectos voladores se desplazan sin este instrumento, como BeeRotor. En efecto, para realizar esta proeza de navegación, regula su velocidad y utiliza sus sensores de flujo óptico inspirados en la visión de las abejas, que emplean el desplazamiento del paisaje para moverse y no la dirección de la gravedad, como hace un acelerómetro. Desplazarse de forma precisa, a pesar de los obstáculos, sin acelerómetro abre diversas perspectivas más allá de BeeRotor, en especial en la robótica miniaturizada. Los acelerómetros son pesados y nada adecuados para los robots pequeños, que resultan muy útiles para la inspección de espacios pequeños como las tuberías o también en el marco de misiones espaciales que necesitan transportar dispositivos ligeros, para los que los sensores de flujo óptico podrían ser muy apropiados.[5]