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Insecto robótico despega
Una mosca robótica de tamaño natural ha tomado vuelo en la Universidad de Harvard. Con un peso de solo 60 miligramos y una envergadura de tres centímetros, los movimientos del pequeño robot se basan en los de una mosca real. Si bien queda mucho trabajo por hacer sobre el insecto mecánico, los investigadores dicen que estas pequeñas máquinas voladoras podrían algún día usarse como espías o para detectar sustancias químicas nocivas.
Primer vuelo: Este pequeño robot pesa solo 60 miligramos y tiene una envergadura de tres centímetros. Es el primer robot en lograr un despegue inspirado en una mosca y construido a una escala tan pequeña.
La naturaleza hace los mejores voladores del mundo, dice Robert Wood , líder del proyecto de moscas robóticas de Harvard y profesor en la escuela de ingeniería y ciencias aplicadas de la universidad.
La Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa de EE. UU. Está financiando la investigación de Wood con la esperanza de que conduzca a robots de vigilancia sigilosos para el campo de batalla y los entornos urbanos. El pequeño tamaño y la apariencia de una mosca del robot son fundamentales para tales misiones. Probablemente no notarías una mosca en la habitación, pero ciertamente notarías un halcón, dice Wood.
Sin embargo, recrear los eficientes movimientos de una mosca en un robot del tamaño aproximado del insecto real fue difícil porque los procesos de fabricación existentes no se podían utilizar para fabricar las piezas resistentes y ligeras necesarias. Los motores, cojinetes y articulaciones que se utilizan normalmente para robots a gran escala no funcionarían para algo del tamaño de una mosca. Simplemente reducir las técnicas existentes a macroescala no se acercará al rendimiento que necesitamos, dice Wood.
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Mira cómo despega la mosca.
Observa cómo se mueve el ala a cámara lenta.
Algunas piezas extremadamente pequeñas se pueden fabricar utilizando los procesos para crear sistemas microelectromecánicos. Pero estos procesos requieren mucho tiempo y dinero. Wood y sus colegas de la Universidad de California, Berkeley, necesitaban un proceso de fabricación rápido y barato para poder producir fácilmente diferentes iteraciones de sus diseños.
Finalmente, el equipo desarrolló su propio proceso de fabricación. Utilizando el micromecanizado láser, los investigadores cortaron láminas delgadas de fibra de carbono en patrones bidimensionales con una precisión de un par de micrómetros. Las láminas de polímero se cortan mediante el mismo proceso. Al disponer cuidadosamente las láminas de fibra de carbono y polímero, los investigadores pueden crear piezas funcionales.
Por ejemplo, para crear una junta de flexión, los investigadores colocan dos pequeñas piezas de compuesto de carbono y dejan un espacio entre ellas. Luego agregan una hoja de polímero perpendicularmente a través de las dos piezas de carbono, como una mesa con dos patas cortas. Se colocan dos nuevas piezas de fibra de carbono en cada extremo del polímero, como capa superior final. Una vez que todas las piezas se curan juntas, la parte resultante se asemeja a la letra H: el centro es flexible pero los lados son rígidos.
Al unir muchas piezas pequeñas de polímero de carbono, los investigadores pueden crear piezas bastante complicadas que se pueden doblar y rotar con precisión según sea necesario. Para fabricar piezas que se moverán en respuesta a señales eléctricas, los investigadores incorporan polímeros electroactivos, que cambian de forma cuando se exponen al voltaje. Todo el proceso de fabricación se describirá en un documento que aparecerá en una próxima edición de la Revista de diseño mecánico .
Después de más de siete años de trabajo estudiando la dinámica de vuelo y mejorando varias partes, la mosca de Wood finalmente despegó esta primavera. Cuando conseguí que la mosca despegara, estaba literalmente saltando arriba y abajo en el laboratorio, dice.
Otros investigadores han construido robots que imitan a los insectos, pero este es el primer robot de dos alas construido a una escala tan pequeña que puede despegar con los mismos movimientos que una mosca real. La dinámica de dicho vuelo es muy complicada y ha sido estudiada durante años por investigadores como Ron temiendo , Ex asesor de doctorado de Wood en la Universidad de California, Berkeley. Fearing, que está construyendo sus propios insectos robóticos, dice que estaba muy impresionado con el hecho de que el insecto de Wood pueda volar: sin duda es un gran avance. Pero Fearing dice que es el primero de muchos desafíos en la construcción de una mosca práctica.
Por el momento, la mosca de Wood está limitada por una correa que la mantiene moviéndose en una dirección recta hacia arriba. Los investigadores están trabajando actualmente en un controlador de vuelo para que el robot pueda moverse en diferentes direcciones.
Los investigadores también están trabajando en una fuente de alimentación a bordo. (Por el momento, la mosca robótica se alimenta externamente). Wood dice que una batería de polímero de litio reducida proporcionaría menos de cinco minutos de tiempo de vuelo.
También es necesario integrar sensores diminutos y livianos. Los sensores químicos podrían usarse, por ejemplo, para detectar sustancias tóxicas en áreas peligrosas para que las personas puedan ingresar al área con el equipo de seguridad adecuado. Wood y sus colegas también necesitarán desarrollar rutinas de software para la mosca para que pueda evitar obstáculos.
Aún así, Wood se enorgullece de haber alcanzado un hito importante en el proyecto: el vuelo. Es algo muy importante, dice. Mucha gente pensó que nunca podría despegar.