Drones Ágiles a Escala de Insecto: Vuelo de Precisión para Tareas Industriales y Agrícolas

Los insectos pueden ser notablemente acrobáticos y resistentes en vuelo. Esos rasgos les ayudan a navegar el mundo aéreo, con ráfagas de viento, obstáculos e incertidumbre general. Los investigadores han desarrollado drones del tamaño de insectos con destreza y resistencia similares. Los robots aéreos funcionan con una nueva clase de actuador suave que les permite soportar los traviesos físicos del vuelo real. Los robots podrían algún día ayudar a los humanos polinizando cultivos o realizando inspecciones de maquinaria en espacios reducidos.

Normalmente, los drones requieren espacios abiertos porque no son lo suficientemente ágiles para navegar espacios confinados ni lo suficientemente robustos para soportar colisiones en una multitud. Los drones muy pequeños requieren una construcción fundamentalmente diferente a los grandes. Los drones grandes suelen funcionar con motores, que pierden eficiencia al reducirse de tamaño. Para drones del tamaño de insectos, la alternativa ha sido emplear un actuador pequeño y rígido hecho de materiales cerámicos piezoeléctricos. Aunque las cerámicas piezoeléctricas permitieron que la primera generación de minúsculos robots volara, son bastante frágiles. Y eso es un problema cuando construyes un robot para imitar un insecto —los abejorros forrajeros sufren una colisión aproximadamente una vez por segundo.

El equipo diseñó un dron minúsculo más resistente usando actuadores suaves en lugar de duros y frágiles. Los actuadores suaves están hechos de cilindros de goma fina recubiertos en nanotubos de carbono. Cuando se aplica voltaje a los nanotubos de carbono, producen una fuerza electrostática que aprieta y alarga el cilindro de goma. El alargamiento y contracción repetidos hacen que las alas del dron batan casi 500 veces por segundo, dando al dron una resistencia similar a la de los insectos. Los drones pueden ser golpeados mientras vuelan y recuperarse, y también pueden realizar maniobras agresivas como volteretas en el aire. Los drones pesan 0,6 gramos o aproximadamente la masa de un abejorro grande. El dron parece un poco como una diminuta cinta de casete con alas, aunque el equipo está trabajando en un nuevo prototipo con forma de libélula.

Debido a la conformidad inherente de los actuadores suaves, el robot puede chocar contra obstáculos de forma segura sin inhibir gravemente el vuelo. Esta característica es adecuada para vuelo en entornos llenos de obstáculos y dinámicos y podría ser muy útil para numerosas aplicaciones del mundo real. Un paso clave hacia esas aplicaciones será desvincular los robots de una fuente de alimentación por cable, que actualmente requieren los actuadores por su alto voltaje de operación.

Los minidrones podrían navegar maquinaria compleja para asegurar seguridad y funcionalidad; por ejemplo, al inspeccionar un motor de turbina. El dron necesita moverse alrededor de un espacio cerrado con una pequeña cámara para verificar grietas en las placas de la turbina. Otras aplicaciones potenciales incluyen polinización artificial de cultivos o completar misiones de búsqueda y rescate tras un desastre.

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