Calamar robot se mueve a un ritmo que iguala la eficiencia energética de un cefalópodo real

Desarrollan un robot submarino flexible inspirado en el calamar que puede impulsarse en el agua con el mismo estilo que el nadador más eficiente de la naturaleza: la medusa ‘Aurelia aurita’.

Científicos de la Universidad de Southampton y la Universidad de Edimburgo han desarrollado un robot submarino flexible que puede impulsarse a través del agua con el mismo estilo que el nadador más eficiente de la naturaleza: la medusa Aurelia aurita.

Los hallazgos, publicados en Science Robotics, demuestran que el nuevo robot submarino puede nadar tan rápida y eficientemente como los calamares y las medusas que inspiraron su diseño, lo que potencialmente abre nuevas posibilidades para la exploración submarina con su diseño liviano y exterior blando.

El coautor, el Dr. Francesco Giorgio-Serchi, profesor y miembro del canciller de la Escuela de Ingeniería de la Universidad de Edimburgo, dijo:

“La fascinación por organismos como los calamares, las medusas y los pulpos ha aumentado enormemente porque son bastante únicos en el sentido de que su la falta de una estructura esquelética de apoyo no les impide realizar hazañas excepcionales de natación“.

El “costo del transporte” se usa para comparar la eficiencia de las especies en biología y, según esta medida, la medusa es el animal más eficiente de la naturaleza, superando fácilmente a los animales voladores y a peces óseos.

El nuevo robot fue desarrollado en la Universidad de Southampton y es el primer sumergible que demuestra los beneficios del uso de resonancia para la propulsión submarina.

La resonancia se refiere a las grandes vibraciones que ocurren cuando se aplica una fuerza a la frecuencia ideal, como empujar a un niño en un columpio.

Esto permite que el robot use muy poca energía pero genere grandes chorros de agua para impulsarse hacia adelante.

El mecanismo simple pero efectivo consiste en una membrana de goma que encierra ocho nervaduras flexibles impresas en 3D, que juntas forman una ‘campana propulsora’.

Un pequeño pistón en la mitad superior del robot golpea esta campana repetidamente para que se expanda y luego salte hacia atrás.

Esto imita la técnica de natación de una medusa y produce chorros de líquido para impulsar al robot a través del agua.

Cuando el pistón funciona con la frecuencia correcta, la resonancia natural de los componentes, el robot puede moverse a una longitud de cuerpo por segundo e igualar la eficiencia de la medusa Aurella aurita.

Las últimas pruebas muestran que el nuevo robot es de diez a cincuenta veces más eficiente que los típicos vehículos submarinos pequeños propulsados ​​por hélices.

Esta mayor eficiencia, combinada con los beneficios adicionales del exterior blando y flexible del robot, lo haría ideal para operar cerca de entornos sensibles como un arrecife de coral, sitios arqueológicos o incluso en aguas llenas de nadadores.

El coautor Thierry Bujard, estudiante de maestría en Arquitectura Naval en la Universidad de Southampton, diseñó y construyó el robot en cuestión de meses.

Thierry dijo: “Los intentos anteriores de propulsar robots submarinos con sistemas de chorro han implicado empujar el agua a través de un tubo rígido, pero queríamos ir más allá, así que incorporamos elasticidad y resonancia para imitar la biología.

Me sorprendieron mucho los resultados, tenía confianza que el diseño funcionaría pero la eficiencia del robot fue mucho mayor de lo que esperaba“.

El Dr. Gabriel Weymouth, profesor asociado de la Facultad de Ingeniería de la Universidad, que supervisó el proyecto, agregó:

“Lo bueno de usar la resonancia es que podemos lograr grandes vibraciones de la campana propulsora con una cantidad muy pequeña de energía;

Solo necesitamos empujar y dejar que la elasticidad y la inercia hagan el resto, lo que nos ha permitido desbloquear la eficiencia de la propulsión que utilizan las criaturas marinas que utilizan chorros de agua para nadar.

“La última década ha visto un aumento en la investigación de robots flexibles y de inspiración biológica, como” Big Dog “de Boston Dynamic, porque pueden ser mucho más versátiles que los robots industriales estándar.

Esta investigación demuestra que estos conceptos también se pueden aplicar a robótica submarina.

“Todavía hay muchos desafíos y posibilidades emocionantes por explorar con tecnologías robóticas submarinas blandas.

Ahora estamos buscando extender el concepto detrás de este robot a un vehículo submarino autónomo y totalmente maniobrable capaz de detectar y navegar su entorno“.

Fuente: EurekAlert