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Robots que saltan sobre el agua como los zapateros

Saltar sobre el agua es un modo de locomoción único que solo lo pueden realizar algunos artrópodos como los zapateros (Gerris lacustris). Ahora, un equipo internacional de investigadores ha dotado de esta capacidad a unos pequeños robots incorporando un mecanismo de catapulta invertida que les permite saltar sin sobrepasar la tensión superficial del agua.

Imagen del pequeño robot que salta sobre el agua. / Universidad de Seúl

Algunos ejemplos de trabajos científicos demuestran por sus características que se han inspirado en elementos de la naturaleza. La robótica no se ha quedado al margen de este fenómeno.

Esto es lo que ha hecho un equipo internacional de investigadores que ha estudiado la forma en la que el zapatero –un artrópodo común en la superficie de las aguas dulces– salta sobre el agua para diseñar un robot con la misma capacidad.

“Cuando el insecto va a saltar, sus patas aceleran para evitar que el agua retroceda demasiado rápido", dice Ho-Young Kim

Para realizar el trabajo, publicado en la revista Science, los investigadores grabaron con cámaras de alta velocidad el salto de estos insectos. “Observamos que los zapateros saltan con la misma eficacia tanto dentro como fuera del agua”, explica a Sinc Ho-Young Kim, científico de la universidad de Seúl y coautor del estudio.

Aceleración y contacto con el agua

“Cuando el insecto va a saltar sus patas aceleran progresivamente para evitar que el agua retroceda demasiado rápido y que se perdiera el contacto”, dice el experto.

Esto, según los investigadores, fue clave para elegir como referencia al zapatero en el diseño del robot, ya que algunos grillos también saltan sobre el agua pero de una forma menos efectiva aprovechando la viscosidad de su cuerpo.

“Aunque varios robots pequeños se habían ya inspirado en el zapatero por su capacidad de flotar y moverse sobre el agua, ninguno de ellos había conseguído realizar un salto vertical”, indica Kim.

Ejemplares de zapateros (Gerris lacustris). / Universidad de Seúl

Tensión superficial del agua

Según el estudio, los autores averiguaron, simulando un modelo con un cilindro flexible una pata de los zapateros, que la fuerza máxima de las extremidades de estos animales se encuentra siempre por debajo de la tensión superficial del agua.

“Para recrear la capacidad de salto, incorporamos en nuestro robot un mecanismo de catapulta invertida que provocaba torsión en sus extremidades y conseguía una aceleración progresiva sin superar la tensión del agua”, aclara el científico.

Además, las cámaras detectaron que los zapateros mueven las patas hacia dentro hasta incluso cruzarse en el inicio del despegue para maximizar el tiempo de interacción con el agua y conseguir un mayor empuje. Esta característica también se incorporó al autómata.

Los científicos consiguieron que el robot se elevase 14 centímetros sobre el agua

Los científicos, que consiguieron que el robot se elevase 14 centímetros sobre el agua, destacan que el reto más difícil con el que se encontraron fue el de desarrollar un sistema que permitiera saltar sin sobrepasar la tensión superficial del agua.

“Esto suponía un desafío interesante tanto para los biólogos, por la investigación en la mecánica de fluidos, como para los ingenieros especializados en la robótica”, dice Kim.

Vigilancia y rescates

Los investigadores señalan que las aplicaciones para este tipo de robots aún no están claras aunque por su pequeño tamaño, apuntan, pueden destinarse a las tareas de vigilancia y o búsqueda de supervivientes en zonas de rescate.

“Un ejemplo de su uso lo podemos encontrar en la película Minority report, donde muchos robots similares a insectos pequeños se despliegan en un apartamento para la búsqueda de un fugitivo que en este caso era Tom Cruise”, concluye el científico surcoreano.

Referencia bibliográfica:

J.-S. Koh et al. “Jumping on water: Surface tension–dominated jumping of water striders and robotic insects”. Science. Doi: /10.1126/science.aac7882. 30 de julio de 2015

Fuente: SINC
Derechos: Creative Commons
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