La forma en que doblas un avión de papel puede determinar qué tan rápido o qué tan lejos llega. Mucha gente llega a los mejores diseños a través de prueba, error y quizás un poco de casualidad. El avión de papel se puede modelar según la estructura de un avión real, o algo así como un dardo. Pero esta pregunta no es un juego de niños para los ingenieros del Instituto Federal Suizo de Tecnología de Lausana (EPFL).
Un nuevo papel en Informes científicos esta semana propone un enfoque técnico riguroso para probar cómo la geometría de plegado puede afectar la trayectoria y el comportamiento de estos finos objetos voladores.
“Exteriormente un simple ‘juguete’, muestran comportamientos aerodinámicos complejos que a menudo se pasan por alto”, escriben los autores. “Cuando se lanza, se producen interacciones físicas complejas entre la estructura de papel deformable y el fluido circundante. [the air] lo que lleva a un comportamiento de vuelo particular”.
Para diseccionar la relación entre un patrón de plegado y el vuelo, el equipo desarrolló un sistema robótico que puede fabricar, probar, analizar y modelo
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En este experimento, el brazo bot fabricó y lanzó más de 500 aviones de papel con 50 diseños diferentes. Luego usó imágenes de una cámara que registró los vuelos para obtener estadísticas sobre qué tan lejos voló cada diseño y las características de ese vuelo.
Durante el estudio, aunque los aviones de papel no siempre volaban de la misma manera, los investigadores descubrieron que se podían crear diferentes formas. clasificados en tres grandes tipos de “grupos conductuales”. Algunos diseños siguen una trayectoria de picado de nariz, lo que, como te imaginas, significa una corta distancia de vuelo antes de caer al suelo. Otros hicieron un planeo, donde desciende a un ritmo constante y relativamente controlado, y cubre una distancia más larga que la inmersión de nariz. El tercer tipo es un deslizamiento de recuperación, donde la creación de papel desciende constantemente antes de estabilizarse y permanecer a cierta altura sobre el suelo.
“Al explotar la naturaleza precisa y automatizada de la configuración robótica, se pueden realizar experimentos a gran escala para permitir la optimización del diseño”, señalaron los investigadores. “El diseñador de robots que proponemos puede avanzar en nuestra comprensión y exploración de problemas de diseño que pueden ser altamente probabilísticos y, de lo contrario, podría ser un desafío observar cualquier tendencia”.
Cuando dicen que el problema es probabilístico, se refieren al hecho de que cada iteración de diseño puede variar en vuelo a través de diferentes lanzamientos. En otras palabras, el hecho de que pliegues un avión de papel de la misma manera cada vez no garantiza que vaya a volar de la manera exacta. Esta idea también puede aplicarse a las trayectorias de vuelo cambiantes de los pequeños vehículos voladores. “El desarrollo de estos modelos se puede utilizar para acelerar la optimización robótica de un diseño en el mundo real, para identificar las formas de las alas que vuelan una distancia determinada”, escribieron.