Desarrollan un robot inspirado en insectos que promete revolucionar la exploración en entornos extremos

Un equipo de la Universidad de California, Los Ángeles, (UCLA) y la Universidad de California en Davis (UC Davis) desarrolló un diminuto robot volador inspirado en insectos que puede recuperar el vuelo después de colisiones y soportar compresiones extremas. El dispositivo, presentado en la revista Science Robotics, busca operar en espacios estrechos o zonas inaccesibles para otros robots y para las personas, según TechXplore, el portal especializado en ciencia y tecnología.

El prototipo genera una fuerza ascendente equivalente a tres veces su propio peso, despega sin asistencia y asciende a una velocidad promedio de 40 centímetro por segundo. También pudo volver a volar después de recibir un golpe con un matamoscas o de ser aplastado por cargas de unas 11.000 veces su peso.

Diseño íntegramente hecho con polímeros

El robot pesa apenas 185 miligramos —menos de un quinto de gramo— y está construido por completo con polímeros, materiales formados por largas cadenas de moléculas enlazadas. Combina un músculo blando activado por electricidad con alas flexibles de forma cónica.

Qibing Pei, profesor de los departamentos de Ciencia e Ingeniería de Materiales e Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de la UCLA y autor principal del estudio, explicó que su laboratorio trabaja desde hace años en robótica blanda y tomó como referencia la forma en que los insectos sobreviven a choques y otras perturbaciones físicas. “Muchos robots del tamaño de un insecto dependen de componentes frágiles, lo que dificulta su funcionamiento fuera del laboratorio. Vimos la oportunidad de utilizar materiales poliméricos sensibles a la electricidad para crear un diseño más simple y resistente”.

Yuan Zhu, investigador posdoctoral del departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales, también de la UCLA, y primer autor del trabajo, detalló que el músculo de las alas es una película delgada de un polímero ferroeléctrico relajador, un material plástico que reacciona y se deforma al recibir una carga eléctrica. “La expansión del material inducida por el campo eléctrico, conocida técnicamente como electrostricción, es enorme y reversible. Podemos aprovechar el movimiento de la película para generar potentes aleteos con una respuesta muy rápida”.

El polímero se dobla con rapidez y mueve las alas directamente, sin requerir un sistema mecánico de transmisión independiente. Hanxiang Wu, investigador posdoctoral de UCLA y el también primer autor, señaló que esa solución simplifica la estructura del vehículo aéreo.

La geometría aerodinámicamente asimétrica y las deformaciones parciales durante cada aleteo permiten generar sustentación. Al mismo tiempo, la flexibilidad de las alas hace que se deformen al entrar en contacto con una superficie sin doblarse de manera permanente, una propiedad que las protege frente a los impactos.

Tecnología y aplicaciones más allá del laboratorio

Los investigadores conectaron el primer prototipo a una fuente eléctrica externa mediante cables. Luego evaluaron su capacidad para despegar, resistir compresiones con cargas pesadas, reiniciar el vuelo tras colisiones y mantener una velocidad media de ascenso.

Wenzhong Yan, investigador del departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de la UC Davis, resumió: “Nuestro robot generó una sustentación de hasta tres veces su propio peso y pudo volver a volar después de ser golpeado o aplastado”.

Para Yan, el comportamiento del aparato expresa una forma de “inteligencia mecánica”: “Respuestas útiles incorporadas en los materiales y la estructura, como adaptar pasivamente la morfología de las alas para generar sustentación y deformarse durante el contacto para luego recuperarse. Ese enfoque podría ayudar a los diminutos robots voladores a resistir las interacciones impredecibles que encontrarían fuera del laboratorio”.

Para funcionar de forma autónoma, una versión futura del robot deberá incorporar una fuente de energía propia, componentes de control de vuelo y sensores. El equipo también planea mejorar los giros y aterrizajes, y aumentar la capacidad de carga, con miras a probar el robot en aplicaciones concretas como el monitoreo ambiental, la polinización agrícola y las operaciones de búsqueda y rescate en zonas de difícil acceso.