Científicos que buscan comprender la mecánica del vuelo de las aves han construido PigeonBot, un robot hecho de 40 plumas de paloma (y algunos otros componentes).
Mientras los aviones maniobran alterando los elementos de sus alas, las aves pueden cambiar la forma de sus alas completas para caer en picado, inclinarse y atravesar el aire, aumentando su eficiencia y agilidad.
Este nuevo estudio sobre alas de paloma no solo proporcionó un modelo más simple de cómo funcionan las alas de pájaro, sino que permitió a los ingenieros integrar ese conocimiento en una máquina voladora ágil.
Los investigadores esperan que PigeonBot sirva de inspiración para quienes construyen máquinas voladoras, así como para aquellos que estudian aves.
“Simplemente se puede usar el cadáver de un pájaro, y hay muchos en los museos, para desarrollar un robot sin dañar a ningún animal para estudiar su vuelo“, dijo a Gizmodo David Lentink, autor correspondiente de los estudios y profesor asistente de ingeniería mecánica.
“Primero comencé con una sola pregunta: ¿cómo funcionan las plumas individuales?“, dijo Laura Matloff, estudiante graduada de la Universidad de Stanford.
Matloff había estado interesada durante mucho tiempo en los animales, se había ofrecido como voluntaria en el hospital de vida silvestre cuando era niña, y estaba interesada en incorporar el conocimiento de la biología a la ingeniería.
Dirigió uno de los estudios que midió cadáveres de palomas de calidad alimentaria utilizando sistemas de captura de movimiento, tomando medidas sobre cómo se movían las plumas mientras manipulaban los huesos.
Los ingenieros aeroespaciales una vez imaginaron un avión basado en alas de paloma, en el que los pilotos podían controlar cada pluma individual.
Pero en realidad, la verdadera ala de paloma operaba de manera mucho más simple.
Las mediciones del equipo les permitieron crear un modelo de vuelo de paloma que manipulaba solo dos variables: el ángulo del ala general y el ángulo de la articulación del dedo a la mitad del ala.
Un tendón flexible, como una banda de goma, altera el ángulo de todas las plumas en tándem.
Pero, ¿cómo permanecen las plumas juntas con el aire que fluye por ellas?
Los escáneres de micro TC y un microscopio electrónico arrojan más luz sobre la función del rico sistema microscópico de púas y ganchos que se activa cuando se extienden las alas, como velcro aviar.
Midieron cómo este “Velcro direccional”, como lo llamaban, resistió fuertes fuerzas en un túnel de viento.
Los intereses de la infancia del estudiante graduado de Stanford Eric Chang lo atrajeron a criaturas voladoras como pájaros, murciélagos e insectos, y se unió a un equipo competitivo de diseño de aviones pequeños como estudiante universitario.
Utilizó su conocimiento para construir sobre la investigación de Matloff y sobre dos décadas de conocimiento de robots inspirados en aves en general.
El equipo colocó 40 plumas de paloma reales en un esqueleto artificial que podría moverse en dos lugares, en la base y en la articulación del dedo, con bandas de goma que controlan el ángulo de las plumas, recreando lo que los investigadores vieron en los estudios de cadáveres.
Lo combinaron con una hélice, cola y timón artificiales, controladores y sensores, y lo probaron en un túnel de viento y en exteriores utilizando un control remoto.
El equipo sintió alivio cuando finalmente lograron que el robot volara.
“Recuerdo el primer día que voló, después de aterrizar con éxito y todo en una sola pieza, me desplomé en ese terreno“, dijo Chang.
“Fue esta sensación de ‘oh, Dios mío, en realidad funcionó, y puedo respirar más fácil en este momento‘”.
PigeonBot deja de lado el instinto de ingeniería aeroespacial para articular cada pieza de la máquina voladora, a favor de un modelo más simple que voló con facilidad.
Lentink vio varias aplicaciones para la investigación.
Quizás una compañía podría usar sus medidas para desarrollar un nuevo tipo de Velcro, y el modelo es otra forma para que los ingenieros aeroespaciales consideren un modelo de vuelo más simple.
Pero no está tan interesado en las aplicaciones como en la investigación y la enseñanza.
Imaginó un mundo en el que los museos podrían estudiar mejor el vuelo de las aves creando robots basados en especímenes que ya están en sus colecciones.
El equipo incluyó medidas que comparaban las fuerzas que el Velcro de plumas podía soportar en especies como el pájaro rey, el águila calva y el cóndor de California en peligro de extinción de Cassin.
“Se puede recrear un cóndor de forma robótica para comprender su comportamiento de vuelo y utilizar esta información para ayudar a la especie“, dijo.
Los investigadores planean continuar sus estudios sobre el robot para explorar aún más la función direccional de velcro y tomar más medidas para mejorar aún más PigeonBot.
Fuente: Gizmodo
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