La aleta inspirada en rayas que podría revolucionar la robótica submarina

Un grupo de ingenieros de la Universidad de Riverside, California, ha desarrollado una aleta robótica inspirada en las rayas, con el objetivo de descifrar cómo estos animales consiguen nadar de forma eficiente en diferentes entornos submarinos.

Según informó Popular Science, este avance, difundido en la revista Journal of the Royal Society Interface, revela que la biomecánica de las rayas varía dependiendo de su hábitat y podría impulsar el diseño de futuros vehículos subacuáticos.

El equipo diseñó una aleta artificial fabricada en silicona que imita los movimientos ondulantes de las rayas. Este mecanismo, de solo 9,5 milímetros de grosor, fue probado en túneles de agua construidos para reproducir el flujo del océano, tanto cerca del lecho marino como en las proximidades de la superficie.

Durante los ensayos, los científicos colocaron el robot a distintas profundidades dentro del canal y observaron cómo las corrientes acuáticas influían en el movimiento y la sustentación de la aleta bajo condiciones variables.

Diferencias en los estilos de natación

Popular Science detalla que la investigación de la Universidad de Riverside partió de la hipótesis de que los distintos estilos de natación de las rayas eran adaptaciones evolutivas a sus respectivos entornos.

Las rayas oceánicas, como las mantarrayas, suelen nadar cerca de la superficie mediante natación por aleteo. En cambio, las rayas de fondo marino emplean un movimiento ondulante que, además de asemejarse al vaivén de las olas, destaca por su eficiencia energética y simplicidad.

Estudios anteriores habían sugerido que el movimiento ondulante permitía a las rayas reciclar con mayor eficacia la energía del agua, en comparación con la natación por aleteo intenso. No obstante, Yuanhang Zhu, ingeniero mecánico y coautor del estudio, planteó que estas diferencias podían estar relacionadas con las condiciones específicas de cada hábitat.

Con el fin de comprobarlo, los investigadores evaluaron la aleta robótica sometiéndola a diversas intensidades de flujo en los túneles de agua. En sus mediciones, se centraron en la fuerza de sustentación, clave para el desplazamiento estable de objetos en el agua.

Hallazgos sobre la sustentación y adaptación robótica

El equipo descubrió que, al nadar cerca del fondo, la aleta robótica presentaba una “fuerza descendente”, lo que hacía que fuera atraída hacia abajo. Este resultado contradecía las expectativas, ya que las aves suelen experimentar más sustentación al volar cerca del suelo. “En vez de lograr más sustentación cerca del fondo, las rayas eran atraídas hacia abajo”, puntualizó Zhu al medio.

Ante este hallazgo, los ingenieros ajustaron la inclinación de la aleta robótica. Al modificar el ángulo hacia arriba, la fuerza descendente disminuyó notablemente. Esto permitió demostrar que las rayas de fondo marino acostumbran nadar con una ligera inclinación ascendente de sus aletas para contrarrestar el empuje hacia el lecho.

Además, el movimiento ondulante empleado por estas especies ayudó a que el modelo robótico mantuviera mejor la distancia respecto al fondo, en comparación con la natación por aleteo de las rayas oceánicas.

Zhu remarcó ante Popular Science: “La naturaleza parece haber resuelto ya el problema”, aludiendo a que la evolución ha provisto a estos animales de técnicas sumamente eficientes para desenvolverse en su entorno.

Este tipo de adaptación resulta especialmente relevante en el desarrollo de robótica submarina, donde la eficiencia y la discreción son cualidades codiciadas.

Tecnología inspirada en la biología

El estudio aporta un avance significativo para la comprensión de la biomecánica de las rayas y abre la puerta a la creación de vehículos subacuáticos no tripulados que tomen como modelo las soluciones de la naturaleza. Los ingenieros consideran que transponer estos principios a la tecnología puede derivar en máquinas más eficientes y difíciles de detectar para la exploración marina.

En los últimos años, varias universidades han intentado trasladar estas estrategias biológicas a la innovación tecnológica. En 2018, un equipo de la UCLA diseñó un robot biohíbrido de 10 milímetros compuesto por células cardíacas y electrodos flexibles, que imitaba la natación de las rayas.

Antes, en 2017, investigadores de Harvard presentaron otro robot biohíbrido, accionado con músculos de rata y propulsado mediante un sistema sensible a la luz.

Actualmente, la Universidad de Washington explora cómo integrar la biomecánica de las rayas en el desarrollo de la próxima generación de robot submarino. Su meta es adaptar las características estructurales y de movimiento de estos animales para producir robots que consuman menos energía y sean más silenciosos que los sumergibles convencionales.

El interés científico por la eficiencia de las rayas impulsa una tendencia global hacia el diseño de tecnología inspirada en la biología. Popular Science subraya que cada avance en el estudio de estos animales puede motivar nuevas aplicaciones en ingeniería y exploración de los océanos.

La ingeniería continúa reconociendo en la naturaleza una fuente inagotable de soluciones, capaces aún de superar los retos que la tecnología enfrenta hoy.