La naturaleza inspira drones del futuro
Sobre la base de los mecanismos adoptados por las aves, murciélagos, insectos y serpientes, 14 distinguidos equipos de investigación han desarrollado soluciones a algunos de los problemas comunes que los drones podrían enfrentan al navegar por un entorno urbano y la realización de nuevas tareas en beneficio de la sociedad.
Ya sea evitar los obstáculos, recoger y entregar artículos o mejorar el despegue y el aterrizaje en superficies difíciles, se espera que las soluciones puedan llevar al despliegue de aviones no tripulados en entornos urbanos complejos de diferentes maneras, desde la vigilancia militar y esfuerzos de búsqueda y rescate, a teléfonos con cámara voladores y servicios de mensajería fiables . Para ello, los drones necesitan un exquisito control de vuelo.
Los equipos de investigación han presentado su trabajo el 23 de mayo, en un número especial del journal de IOP Publishing Bioinspiration and Biomimetics , dedicado al control de vuelo bio-inspirado .
Los primeros pequeños aviones no tripulados ya han sido utilizados en operaciones de búsqueda y rescate para investigar áreas de difícil alcance y peligrosos, como Fukushima en Japón. Un equipo de investigación de Hungría, cree que estos esfuerzos se podrían mejorar si los robots son capaces de trabajar en conjunto y, han desarrollado un algoritmo que permite que una serie de aviones no tripulados puedan volar juntos como una parvada de pájaros.
La eficacia del algoritmo se demostró mediante su uso para dirigir los movimientos de una manada de nueve quadrirotores individuales mientras seguían a un coche en movimiento .
Si bien este movimiento colectivo puede ser útil cuando se busca grandes extensiones de tierra, un grupo de investigadores de la Universidad de Harvard ha desarrollado un dron de milímetros de tamaño con el fin de utilizarlo para explorar espacios extremadamente estrechos y apretados.
El microrobot que diseñaron, del tamaño de una moneda de un centavo, podría despegar y aterrizar y flotar en el aire durante períodos prolongados de tiempo. En su nuevo artículo, los investigadores han demostrado el primero que maniobra como mosca y es sencillo. En el futuro, los drones de tamaño milimétrico también podrían ser utilizados en la polinización asistida de agricultura y reconocimiento, y podrían ayudar a los futuros estudios de vuelo de insectos.
Una vez desplegados en el mundo real, los drones se enfrentan a la tarea extremadamente difícil de tratar con los elementos, como podrían ser el calor extremo, el frío, la lluvia torrencial congelación o tormentas eléctricas .
El problema más difícil para los robots en el aire serán los vientos y torbellinos fuertes, que un equipo de investigación de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill, la Universidad de California y la Universidad Johns Hopkins, han comenzado a abordar mediante el estudio de la polilla halcón.
En su estudio, los investigadores volaron polillas halcón a través de una serie de condiciones de torbellino diferentes en una cámara de vórtice, examinando cuidadosamente los mecanismos que las polillas halcón utilizan para recuperar con éxito el control de vuelo .
Los investigadores también deben encontrar una manera de reducir la cantidad de energía que se requiere para operar aviones no tripulado, que un equipo de la Universidad de Sherbrooke y la Universidad de Stanford han logrado mediante la creación de un ” planeador que salta o jumpglider”.
Inspirado en los vertebrados como la ardilla voladora, el pez volador y la serpiente voladora, que utilizan sus cuerpos aerodinámicos para ampliar su gama de salto para evitar a los depredadores, el ” jumpglider ” combina un cuerpo con forma de avión – con un pie mecánico a base de muelle que impulsa el robot en el aire.
Los investigadores creen que el ” jumpglider ” se puede utilizar en los esfuerzos de búsqueda y rescate, ya que funciona a baja potencia y ofrece una ventaja significativa sobre los robots en tierra por ser capaz de navegar alrededor de obstáculos y en terrenos irregulares.
En su apertura editorial, el editor invitado del número especial, el Dr. David Lentink, de la Universidad de Stanford, escribe: ” Los animales que vuelan se pueden encontrar por todas partes en nuestras ciudades. Desde palomas a las moscas de la fruta que hacen aterrizajes de precisión en nuestras copas de vino, estos animales han aprendido rápidamente cómo controlar su vuelo a través de los entornos urbanos para explotar nuestros recursos.
“Para que nuestros aviones no tripulados puedan volar igual de bien en el viento y el desorden, tenemos que resolver varios problemas de control de vuelo durante todas las fases del vuelo: despegue, crucero y aterrizaje.
“Esta edición especial ofrece una integración única entre los estudios biológicos de los animales y las soluciones de ingeniería bio-inspiradas . Cada uno de los 14 trabajos presentados en esta edición especial ofrece una perspectiva única sobre el vuelo bio- mimético, y proporciona información y soluciones para el despegue, evasión de obstáculos, agarre en vuelo, enjambre, y las capacidades de aterrizaje que los drones urbanos necesitan para tener éxito . ”
Más información aquí: http://iopscience.iop.org/1748-3190/9/2
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