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Método para el movimiento de las alas de robots funciona sin electrónica ni baterías

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Investigadores de la Universidad Técnica de Darmstadt y del Centro Helmholtz de Dresde-Rossendorf han desarrollado alas flexibles para robots que se mueven mediante campos magnéticos.

Inspiradas en la eficiencia y adaptabilidad de las alas de la mariposa monarca, permiten movimientos precisos sin electrónica ni baterías.

Este desarrollo de inspiración biológica podría cambiar radicalmente la vigilancia medioambiental, las operaciones de rescate y las aplicaciones biomédicas.

Las mariposas monarca son conocidas por su extraordinaria resistencia y adaptabilidad.

Cada año recorren miles de kilómetros en sus migraciones entre Canadá y México.

La clave de esta hazaña reside en sus alas únicas, que permiten a los insectos volar de forma energéticamente eficiente mediante una combinación de movimiento activo y flexión pasiva.

Estas propiedades sirvieron de inspiración para el desarrollo de las alas robóticas impulsadas magnéticamente.

El equipo, dirigido por el profesor Oliver Gutfleisch (Instituto de Ciencia de Materiales de la Universidad Técnica de Darmstadt) y el Dr. Denys Makarov (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf), construyó alas a partir de un plástico flexible en el que se incrustaron partículas magnéticas.

Los campos magnéticos externos hacen que estas partículas se muevan, haciendo que las alas se doblen e imiten los movimientos del vuelo de las mariposas.

El proceso de desarrollo fue un desafío: inicialmente se produjeron doce diseños de alas diferentes mediante impresión 3D.

Algunos diseños contenían estructuras de venas que se modelaron a partir de las venas naturales de las alas de las mariposas monarca.

El objetivo era utilizar una combinación de análisis de elementos finitos y experimentos para descubrir cómo estos patrones afectan la maniobrabilidad y la eficiencia de las alas.

Los resultados muestran que las alas más grandes con estructuras de venas son especialmente adaptables, duraderas y más fáciles de doblar.

“El mayor desafío fue imprimir estructuras ultrafinas y flexibles que también fueran lo suficientemente robustas para soportar las cargas“, explica Kilian Schäfer, uno de los autores principales del estudio.

Las alas magnéticas tienen muchas aplicaciones potenciales.

En el sector medioambiental, por ejemplo, los robots “con alas” podrían utilizarse para controlar las poblaciones de polinizadores o para estudios de calidad del aire.

Como las alas permiten un diseño pequeño y de bajo consumo energético, estos robots serían ideales para viajar a zonas de desastre, por ejemplo, donde podrían utilizarse para buscar y rescatar personas.

El estudio se centró en el desarrollo de alas magnéticas flexibles que funcionen sin componentes electrónicos.

Sin embargo, el nuevo enfoque también se puede aplicar a otros robots que cambian de forma.

Por ejemplo, la tecnología recientemente desarrollada abre posibilidades para la medicina: los robots ligeros con movimientos controlables con precisión podrían utilizarse en cirugía mínimamente invasiva, por ejemplo para operaciones en tejidos sensibles.

Además, los principios de la robótica de inspiración biológica podrían utilizarse en el desarrollo de músculos artificiales o materiales inteligentes que puedan cambiar de forma según sea necesario.

Se necesitan más investigaciones antes de poder utilizar la nueva tecnología.

“Las alas actuales aún requieren campos magnéticos externos, pero los desarrollos futuros podrían integrar generadores de campos magnéticos miniaturizados para permitir movimientos autónomos“, explica Muhammad Bilal Khan, también autor principal del estudio.

El equipo quiere investigar cómo las modificaciones del campo magnético permiten un control complejo de los movimientos y las rutas de vuelo.

Fuente: Advanced Intelligent Systems