Un equipo de ingenieros del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL) ha creado un robot-pájaro capaz de nadar bajo el agua y volver a volar tras atravesar la superficie. El dispositivo, descrito en un estudio publicado en la revista científica Science, reproduce la forma de desplazarse de aves buceadoras como los frailecillos, los petreles y las gaviotas. El avance podría impulsar una nueva generación de drones autónomos preparados para trabajar tanto en medios acuáticos como aéreos.
El prototipo, denominado vehículo aéreo-acuático de alas batientes, pesa menos de 300 g y dispone de un fuselaje central, dos alas flexibles y una cola orientable. Los investigadores probaron su funcionamiento primero dentro de un tanque y después en el lago Lemán, en Suiza. Durante los ensayos, el robot consiguió nadar hacia la superficie, salir del agua mediante el movimiento de sus alas y continuar volando sin necesitar ningún sistema externo de impulso.
La dificultad principal consistía en utilizar un mismo mecanismo en dos medios con propiedades físicas muy diferentes. El agua es aproximadamente 1.000 veces más densa que el aire, por lo que las fuerzas ejercidas sobre las alas cambian de forma considerable durante la inmersión y el vuelo. Sin embargo, el equipo comprobó que una estructura suficientemente flexible puede reducir la amplitud del aleteo bajo el agua y conservar la rigidez necesaria para mantener el robot en el aire.
Para desarrollar el diseño, los científicos analizaron datos biomecánicos de frailecillos, martines pescadores, petreles y otras aves capaces de bucear. Las especies más pequeñas baten sus alas alrededor de 10 veces por segundo cuando vuelan y unas cuatro veces por segundo cuando nadan. A partir de estas referencias, los ingenieros construyeron un sistema eléctrico capaz de reproducir frecuencias semejantes y adaptarse a cada entorno mediante cambios en el aleteo y la inclinación de la cola.
Un diseño flexible
El cuerpo del robot incorpora una batería y un motor eléctrico impermeable conectado a un cigüeñal, que transforma el movimiento del motor en el aleteo de las alas. Estas están fabricadas con membranas finas recubiertas de nanopartículas hidrófobas, destinadas a facilitar la expulsión del agua. Por su parte, la cola dispone de un sistema motorizado que modifica su ángulo para ordenar al dispositivo que ascienda, se sumerja o corrija su trayectoria.
Los investigadores fabricaron tres juegos de alas intercambiables, con anchuras de 60, 80 y 100 cm. Las pruebas mostraron que las alas de tamaño intermedio proporcionaban el mejor equilibrio entre flexibilidad y resistencia. Con esta configuración, el robot alcanzó casi 1 m/s bajo el agua y alrededor de 6 m/s durante el vuelo, manteniendo una frecuencia cercana a cinco aleteos por segundo en ambos medios.
La salida del agua exige que el robot se aproxime a la superficie con una inclinación de unos 70 grados. Ese ángulo impide que las puntas de las alas golpeen el agua mientras el sistema genera el empuje necesario para despegar. A diferencia de muchas aves acuáticas, el dispositivo no necesita patas para impulsarse. "Si observas a las aves, la mayoría necesita remar en la superficie para alzar el vuelo. La pregunta era si necesitábamos lo mismo para los robots. Y resulta que no", explicó Raphael Zufferey, profesor asistente de ingeniería mecánica del MIT.
El equipo trabaja ahora en unas alas que, además de batir, puedan girar para mejorar la maniobrabilidad. También prevé probar el vehículo con viento, oleaje y aguas turbulentas. "Nuestro sueño es que oceanógrafos, biólogos marinos y miembros de comunidades costeras puedan lanzar este robot desde un barco o desde la costa", afirmó Zufferey. El robot-pájaro podría volar hasta icebergs, puertos o grupos de cetáceos, sumergirse para recoger muestras y regresar con los datos.
Un equipo de ingenieros del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL) ha creado un robot-pájaro capaz de nadar bajo el agua y volver a volar tras atravesar la superficie. El dispositivo, descrito en un estudio publicado en la revista científica Science, reproduce la forma de desplazarse de aves buceadoras como los frailecillos, los petreles y las gaviotas. El avance podría impulsar una nueva generación de drones autónomos preparados para trabajar tanto en medios acuáticos como aéreos.