El robot Robonautilus dentro de un tanque de iluminación láser, que mide su perfil de flujo. Crédito: Universidad de Connecticut
La naturaleza ha servido durante mucho tiempo como inspiración para la ingeniería de vanguardia, especialmente en el ámbito de la propulsión submarina.
En un estudio reciente publicado En la edición de julio de NPJ Robotics, Mihai “Mishu” Duduta, profesor asistente en la Escuela de Ingeniería Mecánica, Aeroespacial y de fabricación en la Facultad de Ingeniería, junto con su equipo de estudiantes graduados, presentó Robonautilus.
“Robonautilus es un sistema robótico completamente suave inspirado en la mecánica de propulsión de chorro de cefalópodos”, dice Duduta. “Al imitar la anatomía única y la dinámica de fluidos de estos antiguos animales marinos, el equipo demostró un nuevo enfoque para la locomoción submarina eficiente y de bajo ruido, alimentado completamente por actuadores de elastómero dieléctrico (DEAS)”.
El equipo eligió este animal porque es difícil replicar e históricamente apropiado. El robot está inspirado en el USS Nautilus, que fue el primer submarino de propulsión nuclear, construido en Connecticut en 1955.
Duduta también siente una fuerte conexión hacia el almirante Hyman Rickover, quien dirigió la construcción del USS Nautilus en solo tres años, una gran hazaña de ingeniería y gestión. Duduta dice que ha aprendido mucho sobre el liderazgo y el desarrollo de equipos de las lecciones de Rickover.
Los cefalópodos son los únicos nadadores naturales que se sabe que usan la propulsión de chorro pulsado para el movimiento, dependiendo de la expansión rítmica y la contracción de una cavidad del manto blando. Esto les permite atraer y expulsar el agua con fuerza, impulsándose con una sorprendente eficiencia y agilidad.
La reproducción de este mecanismo en robótica ha resultado difícil debido a las limitaciones de los actuadores blandos: la mayoría de las soluciones dependen de motores rígidos o sistemas hidráulicos voluminosos.
Ingrese a Robonautilus: un robot submarino totalmente integrado y autónomo que utiliza DEAS multicapa para impulsar el agua a través de un sifón suave. Estos actuadores de estado sólido se deforman en respuesta a un alto voltaje, eliminando la necesidad de piezas rígidas mientras mantienen el control, la eficiencia y el diseño compacto.
El resultado es un robot suave verdaderamente bioinspirado capaz de nadar continuo, detección a bordo y monitoreo ambiental. Con su propulsión tranquila y eficiente y diseño de cuerpo blando, Robonautilus es especialmente adecuado para la exploración en hábitats marinos sensibles, donde los robots rígidos tradicionales corren el riesgo de causar daño o perturbación.
La concha de Robonautilus fue diseñada utilizando la impresión 3D, modelada después del Nautilus belauensis, con cámaras internas reestructuradas a la electrónica y los bolsillos de aire para la flotabilidad y la autosuficiencia pasiva.
Una membrana de DEA suave, montada en la boquilla anterior, imita el manto del animal. Cuando se energiza, la membrana se infla y se contrae cíclicamente, atrayendo y expulsando el agua para generar empuje.
Más allá de la propulsión, el Robonautilus demuestra potencial para el monitoreo ambiental. El robot incluye una cámara a bordo, así como sensores de temperatura y salinidad, integrados para pruebas de aguas poco profundas. Estas herramientas le permiten recopilar datos clave en delicados ecosistemas marinos sin perturbar la vida circundante, una gran ventaja de los robots blandos sobre sus homólogos rígidos.
Las iteraciones futuras pueden incorporar la vectorización de empuje, la navegación autónoma y las capacidades de detección más avanzadas. Con materiales blandos, energía a bordo y locomoción tranquila a base de jet, Robonautilus señala el camino hacia una nueva clase de exploradores submarinos de bajo impacto para la investigación, la vigilancia y la conservación.
“Comenzamos con un Nautilus para dejarnos espacio para crecer”, dice Duduta. “Nautili ha existido durante 480 millones de años, y hay muchas variantes extintas con formas realmente interesantes”.
Duduta tiene una actividad de divulgación en Barrington, RI planeada para este otoño, donde él y su equipo crowdsource Shell Design Work con estudiantes de secundaria.
“Debido a que la extinta nautili ya no se puede estudiar activamente, continuamos haciendo una lluvia de ideas de nuevos diseños de conchas”, dice Duduta. “Entonces, ayudaremos a los estudiantes de secundaria a convertir a los nautilos en robots para ver qué nadamiento más rápido y cuáles sobreviven en el punto más profundo. Estos jóvenes estudiantes podrán participar en nuestra investigación, conectando la biología antigua con la robótica moderna”.
Más información: Dominic Flores et al, Robonautilus: un sifón robótico suave inspirado en cefalópodos para la propulsión submarina, Robótica NPJ (2025). Dos: 10.1038/s44182-025-00035-2
Proporcionado por la Universidad de Connecticut
Cita: el robot blando imita los cefalópodos antiguos para el movimiento submarino eficiente y bajo ruido (2025, 23 de julio) Recuperado el 23 de julio de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-07-doft-Robot-mimics- Ahibient-cephalopods.html
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