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Gulls and puffins plunge into the sea, swim, then burst back into the air. A robot built by engineers at MIT and at the École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) now does the same in tests, in a water tank and on Lake Geneva. The team is led by Raphael Zufferey, an assistant professor of mechanical engineering at MIT. The machine is a prototype, and it weighs less than 300 grams, about half a pound.
Las gaviotas y los frailecillos se lanzan al mar, nadan y luego vuelven a salir disparados al aire. Un robot construido por ingenieros del MIT y de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL) hace ahora lo mismo en pruebas, en un tanque de agua y en el lago Lemán. El equipo está dirigido por Raphael Zufferey, profesor adjunto de ingeniería mecánica en el MIT. La máquina es un prototipo y pesa menos de 300 gramos, unas media libra.
Inside the central fuselage sit a battery and a waterproof electric motor. The motor drives a crankshaft, a rotating arm that turns spinning motion into up-and-down motion, and that crankshaft pumps two flexible wings at preset frequencies. The wings are thin membranes coated with hydrophobic nanoparticles, which repel water and help wick it away. A motorized tail changes its angle so the robot can climb or dive.
En el fuselaje central se encuentran una batería y un motor eléctrico impermeable. El motor acciona un cigüeñal, un brazo giratorio que convierte el movimiento de rotación en movimiento de arriba abajo, y ese cigüeñal hace batir dos alas flexibles a frecuencias preestablecidas. Las alas son membranas finas recubiertas de nanopartículas hidrófobas, que repelen el agua y ayudan a expulsarla. Una cola motorizada cambia de ángulo para que el robot pueda subir o bajar.
The researchers tested combinations of wing size, flapping frequency and tail angle until the robot could move smoothly from swimming to flying. The best results came from medium-size wings, flexible enough to limit how far they beat in water and firm enough to keep the robot aloft in air. Speeds and flapping frequencies were close to those of real birds, and a 70-degree pitch, a relatively steep angle, allowed the leap from water into air. Many diving birds paddle their feet to take off from the surface, but the robot needed no feet at all.
Los investigadores probaron combinaciones de tamaño de ala, frecuencia de batida y ángulo de cola hasta que el robot logró pasar con suavidad de nadar a volar. Los mejores resultados se obtuvieron con alas de tamaño medio, lo bastante flexibles para limitar su recorrido en el agua y lo bastante firmes para mantener el robot en el aire. Las velocidades y las frecuencias de batida se acercaban a las de las aves reales, y una inclinación de 70 grados, un ángulo relativamente pronunciado, permitió el salto del agua al aire. Muchas aves buceadoras usan las patas para remar y despegar desde la superficie, pero el robot no necesitaba patas en absoluto.
For oceanographers, marine biologists and coastal communities, the appeal is reach. Zufferey imagines launching the vehicle from a boat or from shore, flying it close to an iceberg, a port facility or a pod of whales, then diving for a measurement or a sample and flying back to deliver the data, at what he describes as a fraction of the cost of traditional methods. The team has announced no date and no partner for such missions. Its next steps are wings that can turn as well as flap, and tests in choppy water and in wind.
Para oceanógrafos, biólogos marinos y comunidades costeras, lo atractivo es el alcance. Zufferey imagina lanzar el vehículo desde una embarcación o desde la costa, volarlo cerca de un iceberg, de una instalación portuaria o de un grupo de ballenas, y después sumergirlo para realizar una medición o tomar una muestra y volver al aire para transmitir los datos, a un coste que, según describe, es una fracción del de los métodos tradicionales. El equipo no ha anunciado ninguna fecha ni ningún socio para este tipo de misiones. Sus próximos pasos son alas que puedan girar además de batir, y pruebas en aguas agitadas y con viento.
Zufferey points to frequency as much as to reach: « You could send this out not just every week, but every hour. » That is a vision for a machine still at prototype stage, and the robot has not yet been tested under turbulent conditions. The researchers hope to deploy it to help answer questions in ocean science, and they give no timeline for doing so.
Zufferey pone el acento tanto en la frecuencia como en el alcance: «Podrías enviarlo no solo cada semana, sino cada hora». Es una visión para una máquina que todavía está en fase de prototipo, y el robot aún no se ha probado en condiciones turbulentas. Los investigadores esperan desplegarlo para ayudar a responder preguntas de la ciencia oceánica, y no dan ningún calendario para hacerlo.