Hablar sobre drones del tamaño de un insecto puede sonar alarmante en primera instancia, pero al menos, en principio, fueron diseñados para un buen fin.
Hay ocasiones en las que un aparato volador no tripulado, a causa de su tamaño, no puede alcanzar su objetivo. Un dron minúsculo puede escabullirse con mayor facilidad y evitar colisiones.
Un equipo de investigación conjunto, entre profesionales del MIT, Harvard y la Universidad de la Ciudad de Hong Kong, presentó recientemente un modelo de dron de estas características.
Emulando el vuelo de los mosquitos, que pueden llegar a ser sumamente acrobáticos y resistentes durante el vuelo, los drones de ínfimo tamaño que desarrolló este equipo pueden recorrer largas distancias y superar obstáculos, incluyendo ráfagas de viento. Estos rasgos son difíciles de incorporar a los robots voladores, pero el profesor asistente del MIT y miembro de este equipo de investigación, Kevin Yufeng Chen, ha creado un sistema que se acerca a la agilidad de los insectos.
Drones minúsculos, grandes posibilidades
Chen, quien también es miembro del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática y del Laboratorio de Investigación de Electrónica de su casa de estudios, consiguió poner en marcha drones del tamaño de un insecto, algo que de momento no tenía precedentes, dadas las dificultades técnicas que involucran su materialización.
Al contar con una nueva clase de propulsor, desarrollada para este invento en particular, los drones pueden resistir de mejor forma al viento, a pesar de su reducida masa y volumen.
Con este antecedente presentado y probado, Chen espera que los robots algún día puedan colaborar con tareas agrícolas, polinizando cultivos; o tareas industriales, realizando inspecciones de maquinaria en espacios reducidos.
El propósito tras el desarrollo de este nuevo tipo de nave no tripulada es la ampliación de las posibilidades de uso de esta tecnología, expandiéndola a nuevas áreas de aplicación. Por lo general, los drones requieren espacios amplios y abiertos, al no ser lo suficientemente ágiles para desplazarse en espacios reducidos ni lo suficientemente robustos para aguantar colisiones.
Según Chen, «el desafío de construir pequeños robots aéreos es inmenso». Los drones del tamaño de una mosca requieren una construcción totalmente diferente a la de los más grandes.
Los drones que más conocemos, vuelan gracias a la presencia de un motor. En este caso, dado el tamaño del dron, un motor que se ajuste a estas medidas sería totalmente contraproducente, a juzgar por la potencia que eventualmente alcanzaría.
La solución a esta debilidad se encontró al emplear en lugar de un motor, un propulsor construido con materiales cerámicos piezoeléctricos. Particularmente, están hechos de cilindros de goma delgados recubiertos de nanotubos de carbono. Al aplicar voltaje a los nanotubos de carbono, estos generan una fuerza electrostática que comprime y alarga el cilindro de goma que, por consecuencia, hace que las alas del dron se muevan rápidamente.
Con la tecnología desarrollada por Chen y su equipo, estos pequeños drones pueden aletear casi 500 veces por segundo, lo que le da al dron una resistencia similar a la de los insectos.
Como bondades adicionales, estos drones pueden resistir golpes y recuperar sus trayectorias, así como también pueden realizar maniobras acrobáticas en el aire.
La masa de este invento se reduce a 0,6 gramos, similar a la de un abejorro grande. El prototipo presentado tiene un aspecto sumamente rústico, pero a futuro será presentada una versión con forma de libélula, según declaraciones del investigador principal.
Para llegar a este invento, el equipo de Chen realizó un ejercicio de ingeniería inversa sobre el vuelo de los insectos, para así comprender la física tras su desplazamiento.
Entre las posibles aplicaciones de esta tecnología, se encuentra la inspección de maquinaria compleja bajo circunstancias que podrían ser sumamente inseguras para personas en contacto directo. También, podrían utilizarse en tareas de polinización artificial de cultivos o de rescate en misiones de búsqueda.
El trabajo de Chen fue ejecutado en colaboración con el estudiante de doctorado del MIT, Zhijian Ren, el estudiante de doctorado de la Universidad de Harvard, Siyi Xu y el roboticista de la City University of Hong Kong, Pakpong Chirarattananon.
Puedes encontrar más detalles sobre este interesante desarrollo en el portal del MIT o en un paper publicado en la revista IEEE Transactions on Robotics, que contiene el reporte de esta investigación.
Imagen del encabezado: cortesía de Kevin Yufeng Chen