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].
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.”
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.
