Un prototipo de aleta de robótica suave construida por el equipo de un investigador de UMD puede cambiar su distribución de rigidez a medida que los drones submarinos nadan, mejorando su rendimiento. Crédito: Shirah Abrishamian
Al crecer en España, Cecilia Huertas Cerdeira fue cautivada por los elegantes movimientos de la vida acuática durante las frecuentes vacaciones a la costa atlántica. Más tarde, como estudiante de doctorado en el Instituto de Tecnología de California, dirigió su tabla de surf a las olas del Pacífico.
Ahora, profesora asistente de ingeniería mecánica de la Universidad de Maryland, conserva este enfoque oceánico mientras trabaja para mejorar los drones submarinos, que han progresado en los últimos años pero carecen de la velocidad y la agilidad de sus primos aéreos. Huertas Cerdeira planea ayudarlos a ponerse al día.
Ha lanzado un proyecto para construir un vehículo submarino no tripulado (UUV) impulsado por una aleta robótica. Modelada después de la aleta trasera de un pez de atún, la réplica impulsará el dron a aguas profundas con más rapidez y maniobrabilidad que las versiones actuales.
“Me estoy inspirando en nadadores biológicos que han evolucionado durante millones de años y pueden moverse de manera más eficiente que cualquier cosa con una hélice giratoria”, dijo Huertas Cerdeira. “No podemos construir un pez. Pero podemos construir un robot que se mueva como un pez y optimizarlo”.
El proyecto se basa en un trabajo de investigación lleno de Huertas Cerdeira y recientemente publicado en Scientific Reports.
Su equipo de investigación tiene como objetivo construir la aleta y probarla en un túnel de agua en el laboratorio de hidrodinámica de UMD para fin de año. Una vez que el dron esté completo, con suerte en dos o tres años, realizarán pruebas en el Laboratorio de Innovación y Exploración de Investigación de Tecnologías Autónomos de Maryland en el sur de Maryland.
La investigación de Huertas Cerdeira encaja con una creciente dependencia global de UUV para tareas que serían demasiado caras o peligrosas para las tripulaciones submarinas. Los drones submarinos son más baratos de construir y operar, y se reproducen alrededor de las grietas acuáticas de maneras únicas, fotografiando tuberías de aceite con fugas, midiendo las temperaturas de la plataforma polar del hielo, la limpieza de los desechos, el estudio de la vida marina y realizando tareas militares como explotar minas.
Pero a menudo, sus viajes no son ni suaves ni rápidos. Los propulsores de UUV convencionales sobresalen de lado, reduciendo el espacio libre y el aumento de la resistencia, mientras que los motores zumbidos pueden asustar a los peces o soplar la tapa de los militares sigilosos.
“Los drones aéreos están aproximadamente por una década por delante de sus homólogos marítimos”, dijo Rob Nicholson, oficial de oceanografía de la Reserva de la Marina y científico afiliado de la Universidad de Delaware que se especializa en lo que comúnmente se llama “Tecnología Azul”. El Departamento de Defensa y la Industria del Petróleo y el Gas han sido inversores tempranos en UUV, dijo, pero “a medida que los desarrolladores comerciales continúen innovando, recurrirán cada vez más a la academia, donde pueden ocurrir muchos nuevos avances”.
Los aletas traseras de pescado son tranquilas y simplificadas, y Huertas Cerdeira confía en que una versión mecánica mantendrá su mismo rendimiento. Una experta en mecánica de fluidos, estudia cómo los objetos se doblan y se mueven a medida que viajan a través del aire o el agua. Al principio de su carrera, se centró en las turbinas eólicas antes de cambiar su atención a los drones tradicionales y, más recientemente, UUV.
A través de su trabajo, aprendió que los peces se convirtieron en nadadores maestros redistribuyendo la rigidez de sus aletas mientras luchaba a través de las fuerzas del agua. A medida que agitan, sus aletas cambian continuamente de forma, y se vuelven flexibles en un área mientras se endurecen en otro lugar, evitando una fluidez que se parece poco a las hélices pasivas y bidimensionales.
Teniendo en cuenta las limitaciones de los drones submarinos modernos, Huertas Cerdeira se preguntó si podía alimentar uno con una aleta robótica que imita el uso de atún de distribución de rigidez al nadar. El equipo lo lograría al equipar la aleta con varias cavidades que pueden llenar con aire presurizado y luego agotarse, imitando la dinámica de un pez.
“Hay muchas soluciones geniales en las que la naturaleza ha creado que no siempre pensamos como ingenieros”, dijo.
En general, espera que el trabajo informe a los futuros UUV bioinspirados y aliente las exploraciones acuáticas en todo el mundo. “Los sistemas de propulsión mejorados pueden ayudar a llevar nuestras actividades submarinas al siguiente nivel”, dijo.
Más información: Cecilia Huertas-Cerdeira et al, una aleta caudal de 3-DOF para maniobras precisas de vehículos submarinos no tripulados inspirados en Thunniform, informes científicos (2024). Doi: 10.1038/s41598-024-67798-w
Proporcionado por la Universidad de Maryland
Cita: la aleta mecánica inspirada en Tuna podría aumentar la potencia de drones submarinos (2025, 1 de abril) Recuperado el 1 de abril de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-04-tuna-mechanical-fin-boost-underwater.html
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