Robots biónicos desarrollados y modelados a partir de peces, arañas y murciélagos

Los animales biónicos desarrollados por Bionic Learning Network de Festo en 2018 incluyen una araña que se transforma para rodar o arrastrarse, un pez robótico que maniobra de manera autónoma a través de tubos de acrílico llenos de agua y un robot semiautónomo parecido a un murciélago volador con una envergadura de ala de 2,30 metros y capacidad de auto-mejorar su trayectoria de vuelo.

Bionic Learning Network es parte de un proyecto de investigación en curso que apunta a mejorar la ingeniería, fabricación y ciencia de los materiales en base al estudio de sistemas naturales.

 

Robots biónicos desarrollados y modelados a partir de peces, arañas y murciélagos

BionicWheelBot

El modelo biológico de BionicWheelBot es la araña flic-flac (Cebrennus rechenbergi), que vive en el desierto de Erg Chebbi, al sudeste de Marruecos. Se la llamó flic-flac por su curiosa manera de escapar del peligro. La araña hace volteretas, ya que correr en la arena se torna difícil, sobre todo cuando se es pequeño.

Al igual que la flic-flac, BionicWheelBot se autopropulsa con un trípode de andar, usando seis de sus ocho patas para caminar. Para comenzar a rodar, BionicWheelBot dobla tres patas de cada lado de su cuerpo para formar una rueda. A continuación, las dos patas más bajas del medio, que se pliegan al caminar, se extienden, empujan la araña enrollada del suelo y la propulsan de manera continua hacia adelante. Gracias a su sensor inercial integrado, el robot siempre sabe en qué posición se encuentra y cuándo se tiene que empujar de vuelta. Rueda más rápido de lo que camina y puede rodar con un 5% de inclinación.

 

Robots biónicos desarrollados y modelados a partir de peces, arañas y murciélagos

BionicFinWave

El modelo BionicFinWave se inspira en los movimientos ondulantes de aletas que ejecutan distintos animales marinos, tales como gusanos policládidos o calamares. Con esta forma de propulsión, el robot subacuático, que mide 37 cm de largo y pesa sólo 430 gramos, automaniobra de manera autónoma gracias a un sistema de tubos de acrílico llena de agua.

En el futuro se podrán desarrollar robots autónomos de natación como BionicFinWave para una gran variedad de tareas, tales como inspección, medición y adquisición de datos en agua, efluentes residuales y otras industrias de procesos. El conocimiento adquirido en este proyecto también podrá usarse en la manufactura de componentes robóticos blandos.

Las fuerzas de ondulación que aportan las aletas longitudinales le permiten a BionicFinWave automaniobrar hacia adelante o hacia atrás. La unidad de accionamiento de la aleta ofrece un movimiento lento y preciso y provoca menos turbulencia en el agua que un accionamiento de propulsión por tornillo convencional. Mientras se mueve a través del sistema de tubos, el robot puede comunicarse con el mundo exterior a través de radio y transmitir datos, tales como lecturas de sensores de temperatura y presión, a un dispositivo móvil. Las dos aletas laterales están moldeadas completamente en silicona.

Las dos aletas se pueden mover independientemente una de la otra y, de este modo, generar simultáneamente diferentes patrones de onda y nadar en una curva. BionicFinWave se mueve hacia arriba o hacia abajo inclinando su cuerpo en la dirección deseada. Los cigüeñales junto con las articulaciones y el vástago de pistón están fabricados de plástico como componentes integrales en un proceso de impresión 3D.

Los restantes elementos del cuerpo también están impresos en 3D.

Los sensores de presión y ultrasonido registran constantemente la distancia de BionicFinWave a las paredes y su profundidad en el agua, lo que evita colisiones con el sistema de tubos. Esta navegación autónoma y segura se logra gracias a componentes compactos, eficientes e impermeables o resistentes al agua, que pueden ser coordinados y regulados mediante un software apropiado.

 

Robots biónicos desarrollados y modelados a partir de peces, arañas y murciélagos

BionicFlyingFox

Para emular al zorro volador, uno de los murciélagos más grandes del mundo, la cinemática del ala de BionicFlyingFox se divide en primaria y secundaria con todas las articulaciones en el mismo plano. Para lograr que BionicFlyingFox se mueva de manera semi-autónoma dentro de un espacio definido, el robot se comunica con un sistema de seguimiento de movimiento. Este sistema planifica las rutas de vuelo y emite los comandos requeridos de control. El despegue y el aterrizaje están a cargo del operador humano; un piloto automático toma el control durante el vuelo. Las rutas de vuelo preprogramadas, guardadas en una computadora, especifican el camino recorrido por BionicFlyingFox mientras realiza sus maniobras. Los movimientos de ala requeridos para implementar eficazmente las secuencias de movimiento previstas son calculados por su electrónica incorporada.

BionicFlyingFox puede optimizar su comportamiento durante el vuelo y sigue los recorridos especificados, aumentando su precisión con cada circuito. La membrana que cubre el esqueleto fue especialmente desarrollada y consiste de dos láminas herméticas al aire y una tela tejida de elastano, que se sueldan juntas en aproximadamente 45.000 puntos. La estructura de nido de abeja de la tela evita que pequeñas grietas en la membrana voladora aumenten de tamaño.

BionicFlyingFox puede continuar volando incluso si la tela sufre daños menores. Gracias a su elasticidad, la membrana voladora permanece casi sin pliegues, incluso cuando las alas se retraen. Puesto que la lámina no sólo es elástica, sino también hermética al aire y liviana, se podría utilizar en otros objetos voladores o para el diseño de ropa y en el campo de la arquitectura.

 

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