El primer insecto robótico volador inalámbrico despega

El primer insecto robótico volador inalámbrico despega
Los robots voladores del tamaño de un insecto podrían ayudar con tareas que consumen mucho tiempo, como estudiar el crecimiento de cultivos en granjas grandes o detectar fugas de gas.

Estos robots se disparan aleteando pequeñas alas porque son demasiado pequeñas para usar hélices, como las que se ven en sus primos drones más grandes. El tamaño pequeño es ventajoso: estos robots son baratos de fabricar y pueden deslizarse fácilmente a lugares estrechos que son inaccesibles para los drones grandes.

Pero los robo-insectos voladores actuales todavía están atados al suelo. La electrónica que necesitan para alimentar y controlar sus alas es demasiado pesada para que estos robots en miniatura puedan llevarla.

Ahora, los ingenieros de la Universidad de Washington cortaron el cordón por primera vez y agregaron un cerebro, lo que les permite a sus RoboFly realizar sus primeras aletas independientes. Esta podría ser una solapa pequeña para un robot, pero es un gran paso para un robot.

El equipo presentará sus conclusiones el 23 de mayo en la Conferencia Internacional sobre Robótica y Automatización en Brisbane, Australia.

RoboFly es un poco más pesado que un palillo y es alimentado por un rayo láser. Utiliza un pequeño circuito a bordo que convierte la energía del láser en suficiente electricidad para operar sus alas.

«Antes de ahora, el concepto de robots voladores inalámbricos del tamaño de un insecto era ciencia ficción. ¿Podríamos alguna vez hacer que funcionen sin necesidad de un cable?» dijo el coautor Sawyer Fuller, profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Washington. «Nuestro nuevo RoboFly inalámbrico muestra que están mucho más cerca de la vida real».

El reto de la ingeniería es el aleteo. El aleteo de alas es un proceso que consume mucha energía, y tanto la fuente de energía como el controlador que dirige las alas son demasiado grandes y voluminosos para montar a bordo de un pequeño robot. Así que el robot-insecto anterior de Fuller, el RoboBee, tenía una correa: recibió poder y control a través de cables desde el suelo.

Pero un robot volador debería poder operar por sí solo. Fuller y el equipo decidieron usar un rayo láser invisible y estrecho para alimentar a su robot. Apuntaron el rayo láser a una célula fotovoltaica, que se adjunta por encima de RoboFly y convierte la luz láser en electricidad.

«Fue la forma más eficiente de transmitir rápidamente una gran cantidad de poder a RoboFly sin agregar mucho peso», dijo el coautor Shyam Gollakota, profesor asociado de la Escuela de Ingeniería y Ciencias de la Computación Paul G. Allen de la Universidad de Washington.

Aún así, el láser solo no proporciona suficiente voltaje para mover las alas. Es por eso que el equipo diseñó un circuito que aumentó los siete voltios que salen de la célula fotovoltaica hasta los 240 voltios necesarios para el vuelo.

Para darle a RoboFly el control sobre sus propias alas, los ingenieros proporcionaron un cerebro: agregaron un microcontrolador al mismo circuito.

«El microcontrolador actúa como el cerebro de una verdadera mosca diciendo a los músculos de las alas cuándo disparar», dijo el coautor Vikram Iyer, estudiante de doctorado en el Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Washington. «En RoboFly, le dice a las alas cosas como ‘batir duro ahora’ o ‘no batir'».

Específicamente, el controlador envía voltaje en ondas para imitar el aleteo de las alas de un insecto real.

«Utiliza pulsos para dar forma a la ola», dijo Johannes James, autor principal y estudiante de doctorado en ingeniería mecánica. «Para hacer que las alas aleten hacia adelante rápidamente, envía una serie de pulsos en rápida sucesión y luego disminuye la pulsación hacia abajo a medida que se acerca a la parte superior de la onda. Y luego lo hace a la inversa para hacer que las alas se agiten suavemente en la otra dirección.»

Por ahora, RoboFly solo puede despegar y aterrizar. Una vez que su célula fotovoltaica está fuera de la línea directa de visión del láser, el robot se queda sin energía y aterriza. Pero el equipo espera poder dirigir el láser pronto para que RoboFly pueda flotar y volar.

Si bien RoboFly actualmente funciona con un rayo láser, las versiones futuras podrían usar baterías diminutas o extraer energía de las señales de radiofrecuencia, dijo Gollakota. De esa manera, su fuente de energía puede ser modificada para tareas específicas.

Los RoboFlies futuros también pueden esperar sistemas cerebrales y sensores más avanzados que ayuden a los robots a navegar y completar tareas por su cuenta, dijo Fuller.

«Realmente me gustaría hacer uno que encuentre fugas de metano», dijo. «Usted podría comprar una maleta llena de ellos, abrirla y volarían alrededor de su edificio en busca de columnas de gas que salgan de las tuberías con fugas.

Si estos robots pueden facilitar la búsqueda de fugas, será mucho más probable que «parchearse, lo que reducirá las emisiones de efecto invernadero. Esto está inspirado en moscas reales, que son muy buenas para volar buscando cosas malolientes. Así que creemos que esta es una buena aplicación para nuestro RoboFly».

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