Cuando una mariquita vuela, sus alas se abren en una décima de segundo, más rápido que un abrir y cerrar de ojos. Y una vez desplegadas, esas alas permanecen abiertas, lo que les permite aletear rápidamente sin riesgo de doblarse o doblarse.
Estas propiedades hacen que los pequeños escarabajos coloridos sean una gran fuente de inspiración para los robots voladores, dice Kyu-Jin Cho, director del Centro de Investigación de Robótica Suave de la Universidad Nacional de Seúl en Corea del Sur. Él y sus colegas han construido robots que vuelan usando un par de alas que se abren y se bloquean como las mariquitas reales.
"Estamos tratando de imitar el principio fundamental detrás de la creación de esos movimientos", dice Cho, quien descrito
Las alas que diseñó su grupo son resistentes en vuelo, pero se pueden plegar como papel de origami una vez que el robot aterriza. Estas alas livianas y compactas podrían hacer que las versiones futuras de los robots sean candidatos ideales para misiones de búsqueda y rescate o de reconocimiento.
Las mariquitas no son los únicos insectos que mantienen sus alas traseras bien plegadas cuando no están en uso. "Pero a diferencia de las alas del escarabajo mariquita, no se abren tan rápido", dice Cho. La clave para el rápido despegue del insecto son las venas especializadas en sus alas con una forma ligeramente curva que les permite almacenar energía elástica mientras están dobladas, y luego liberarla cuando las alas se abren. Las venas curvas también mantienen las alas rígidas y estables durante el vuelo, de manera similar a cómo una cinta métrica se mantiene recta mientras está extendida.
"Si dobla la cinta métrica … y luego la suelta, se abrirá rápidamente", dice Cho. "Es básicamente el mismo principio".
Él y sus colegas construyeron alas de tela de 13 pulgadas con venas de plástico artificial y las unieron a insectos robóticos que previamente habían diseñado para saltar o gatear. Las venas podrían desplegarse dentro de 116 milisegundos y pueden transportar hasta 150 veces su propio peso sin doblarse.
"Naturalmente se bloquea cuando se despliega debido a la forma curva, por lo que puede soportar pesos muy pesados", dice Cho. "Si fuera solo una superficie plana, se doblaría de inmediato, pero como tiene esta forma curva, es mucho más fuerte".
Los investigadores pusieron a prueba uno de los robots a control remoto al dirigirlo a saltar desde un techo, abrir sus alas en el aire y deslizarse hacia el suelo. Tiraron al otro robot del segundo piso de un edificio; Después de deslizarse a la tierra, este robot replegó sus alas y se arrastró por el suelo. El equipo también descubrió que el diseño podría adaptarse para hacer un robot con alas batientes.
Este diseño inspirado en el origami no es el primero de su tipo. Otros investigadores han construido dispositivos similares con partes desplegables, incluidos paneles solares para naves espaciales. Sin embargo, estos dispositivos anteriores usan placas rígidas que no pueden abrirse muy rápidamente. Al crear marcos de ala que se curvan cuando se abren y se aplanan cuando se pliegan, Cho y su grupo se apartaron de este molde.
"Creo que el nuestro es el primero que puede almacenar energía y luego abrirse muy rápido por sí mismo sin componentes adicionales", dice. "La estructura misma se está utilizando como un resorte".
Esto significa que las alas inspiradas en mariquitas se pueden plegar perfectamente, haciendo que los robots sean más portátiles y fáciles de transportar para personas o aviones no tripulados. Una vez que se despliegan, los robots también serían menos ruidosos que los drones tradicionales.
En todo el mundo, los investigadores están construyendo Una colección de robots bioinspirados que vuelan como murciélagos, insectos o pájaros..
"La aplicación no es muy nueva, pero la forma en que intentan integrar los diseños de origami en este tipo de robot bioinspirado es interesante", dice Alireza Ramezani, una robotista de la Northeastern University que trabaja en un robot con alas aleteando llamado Bat Larva del moscardón. "Es prometedor en el sentido de que esperamos que nos permita crear robots bioinspirados que sean menos complejos, más livianos y más receptivos".
Sin embargo, los robots de origami también tienen algunos inconvenientes, dice. Solo pueden plegarse en un número limitado de formas, lo que restringe los movimientos que pueden realizar los robots.
Una ventaja particular del robot mariquita es que puede apartar sus alas plegándolas, permitiendo que el robot salte o gatee cuando no está en el aire, dice Cho. Él planea actualizar las futuras generaciones del robot para que sean controladas por inteligencia artificial para que puedan navegar de manera más autónoma.