El Harvard Robobee con las piernas inspiradas en la grúa. Crédito: Eliza Grinnell / Harvard Seas Communications
El Harvard Robobee ha demostrado durante mucho tiempo que puede volar, bucear y flotar como un verdadero insecto. Pero, ¿de qué sirve el milagro del vuelo sin una forma segura de aterrizar?
Un logro de ingeniería histórico del Laboratorio de Microrobotics de Harvard, el Robobee ahora está equipado con su tren de aterrizaje más confiable hasta la fecha, inspirado en uno de los aterrizadores más elegantes de la naturaleza: la mosca de la grúa.
Publicando en Robótica de Ciencias, el equipo dirigido por Robert Wood, el profesor de ingeniería y ciencias aplicadas de Harry Lewis y Marlyn McGrath en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de John A. Paulson (SEAS) le ha dado a su robot volador un conjunto de piernas largas y articuladas que ayudan a aliviar su transición de aire a tierra.
El Harvard Robobee aterriza sobre una hoja. Crédito: Laboratorio de microrobotics de Harvard
El robot también ha recibido un controlador actualizado que lo ayuda a desacelerar en el enfoque, lo que resulta en un suave Plap-Down.
Estas mejoras protegen a los delicados actuadores piezoeléctricos del robot: “músculos” densos en la energía desplegados para el vuelo que son fácilmente fracturados por fuerzas externas de desembarcos y colisiones.
El aterrizaje ha sido problemático para el Robobee debido en parte a lo pequeño y ligero que es, viendo solo una décima parte de un gramo, con una envergadura de 3 centímetros. Las iteraciones anteriores sufrieron un efecto terrestre significativo, o inestabilidad como resultado de los vórtices de aire de sus alas aletadas, al igual que los vendavales de fuerza completa generados por las hélices de helicópteros.
“Anteriormente, si tuviéramos que aterrizar, apagaríamos el vehículo un poco sobre el suelo y simplemente dejaríamos caer, y rezamos para que aterrice en posición vertical y de manera segura”, explicó el co-primero autor Christian Chan, un estudiante graduado que dirigió el rediseño mecánico del robot.
Su artículo describe la mejora del controlador del robot, o cerebro, para adaptarse a los efectos del suelo a medida que se acerca, un esfuerzo dirigido por el co-directo autor e ex investigador postdoctoral Nak-Seung Patrick Hyun. Las pruebas de aterrizaje controladas por Hyun LED en una hoja, así como superficies rígidas.
“El aterrizaje exitoso de cualquier vehículo volador se basa en minimizar la velocidad a medida que aborda la superficie antes del impacto y la energía de disipación rápidamente después del impacto”, dijo Hyun, ahora profesor asistente en la Universidad de Purdue.
“Incluso con las pequeñas aletas de ala de Robobee, el efecto del suelo no es despiadado cuando vuela cerca de la superficie, y las cosas pueden empeorar después del impacto a medida que rebota y cae”.
El laboratorio buscó la naturaleza para inspirar actualizaciones mecánicas para un vuelo hábil y un aterrizaje elegante en una variedad de terrenos. Eligieron la mosca de la grúa, el insecto inofensivo e inofensivo relativamente lento que emerge de primavera a otoño y a menudo se confunde con un mosquito gigante.
“El tamaño y la escala de la envergadura y el tamaño del cuerpo de nuestra plataforma eran bastante similares a las moscas de la grúa”, dijo Chan.
Una imagen compuesta del aterrizaje de Robobee sobre una hoja. Crédito: Laboratorio de microrobotics de Harvard
Observaron los apéndices largos y articulados de Crane que probablemente le dan a los insectos la capacidad de amortiguar sus aterrizajes. Las moscas de la grúa se caracterizan aún más por sus vuelos de corta duración, gran parte de su breve vida útil de adultos (días a un par de semanas) se pasa aterrizando y despegando.
Teniendo en cuenta los registros de muestras de la base de datos de zoología comparada del Museo de Zoología de Harvard, el equipo creó prototipos de diferentes arquitecturas de piernas, estableciéndose en diseños similares a la segmentación de las piernas de una mosca de la grúa y la ubicación conjunta. El laboratorio utilizó los métodos de fabricación pioneros en el laboratorio de microrobotics de Harvard para adaptar la rigidez y la amortiguación de cada junta.
La investigadora y coautora postdoctoral Alyssa Hernández trajo su experiencia en biología al proyecto, después de haber recibido su Ph.D. del Departamento de Biología Organismic y Evolutiva de Harvard, donde estudió locomoción de insectos.
“Robobee es una excelente plataforma para explorar la interfaz de biología y robótica”, dijo Hernández.
“Buscar bioinspiración dentro de la sorprendente diversidad de insectos nos ofrece innumerables vías para continuar mejorando el robot. Recíprocamente, podemos usar estas plataformas robóticas como herramientas para la investigación biológica, produciendo estudios que prueben hipótesis biomecánicas”.
Actualmente, el Robobee permanece atado a los sistemas de control fuera de borda. El equipo continuará enfocándose en ampliar el vehículo e incorporar la electrónica a bordo para dar al sensor de robot, la potencia y controlar la autonomía, un santo grial de tres puntas que permitiría que la plataforma Robobee realmente despegue.
“El objetivo a más largo plazo es la autonomía completa, pero en el ínterin hemos estado trabajando a través de desafíos para los componentes eléctricos y mecánicos utilizando dispositivos atados”, dijo Wood. “Las ataduras de seguridad, como era de esperar, se interponían en el camino de nuestros experimentos, y el aterrizaje seguro es un paso crítico para eliminar esas ataduras”.
El tamaño diminuto y la destreza de vuelo similar al Robobee ofrecen posibilidades intrigantes para futuras aplicaciones, incluida la monitorización ambiental y la vigilancia de desastres. Entre las aplicaciones potenciales favoritas de Chan se encuentra la polinización artificial: los enjambres de reputación de Robobees zumban alrededor de granjas verticales y jardines del futuro.
Más información: Nak-Seung Hyun et al, pegando el aterrizaje: estrategias inspiradas en insectos para aterrizar de forma segura con microrobots aéreos de ala de aleteo, Science Robotics (2025). Doi: 10.1126/scirobotics.Adq3059. www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.adq3059
Proporcionado por Harvard John A. Paulson Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas
Cita: Robobee recibe piernas inspiradas en la grúa para touchdowns suaves (2025, 16 de abril) recuperado el 16 de abril de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-04-robobobee-crane-fly-legs-loft.html
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