La mosca robótica en acción - Noah T. Jafferis and E. Farrell Helbling, Harvard Microrobotics Laboratory

La increíble mosca robótica de Harvard ya puede volar sola

Robobee ha alzado el vuelo de manera autónoma con energía solar, aunque aún carece de control a bordo

MadridActualizado:

Lleva casi dos décadas ideándose en el Laboratorio de Microrrobots de la Universidad de Harvard y los ingenieros están seguros de que es el futuro de los rescates o de la investigación científica. El robot mosca o Robobee X-Wind (cuya traducción literal sería «roboabeja») acaba de dar un paso más allá en su diseño y ya es capaz de volar de forma autónoma y sin cables. El avance se publica esta semana en la revista «Nature».

La estudiante de posgrado Elizabeth Farrell Helbling y su compañero Noah T. Jafferis grabaron el momento en el que Robobee se alzaba en su primer vuelo en solitario, dirigiéndose hacia la luz gracias a sus fotorreceptores, que son los que canalizan la energía hacia sus alas, con inspiración en las libélulas y otros insectos voladores.

«Tres, dos, uno, ¡adelante!», se puede escuchar en la grabación de lo que hasta la fecha es el vehículo más liviano que ha conseguido realizar un vuelo autónomo. Los cables que se ven conectados al robot son en realidad el arnés de seguridad que evita que Robobee se estrelle con el suelo, ya que de momento no puede ser controlado y solo viaja mecánicamente hacia el foco de luz. Aunque parezca algo relativamente sencillo, hay que pensar que se trata de un robot de apenas 250 miligramos de peso y 3,4 centímetros de envergadura.

La proeza de la escala milimétrica

«Este es el resultado de varias décadas de fabricación», afirma Robert Wood, profesor de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Charles River en SEAS, miembro de la Facultad Central del Instituto Wyss e investigador principal del proyecto Robobee. «Compensar masa y potencia se vuelve un problema en escalas pequeñas, donde el vuelo es inherentemente ineficiente. No ayuda que incluso las baterías más pequeñas disponibles en el mercado pesen mucho más que el robot. Se han tenido que desarrollar nuevas estrategias para enfrentar este desafío, aumentando la eficiencia de Robobee, creando circuitos de potencia extremadamente ligeros e integrando células solares de alta eficiencia», explica.

Para lograr un vuelo autónomo, el nuevo diseño de Robobee incluyó un nuevo par de alas nuevas, lo que ha permitido a los investigadores cortar el cable de alimentación, que ha mantenido atado al robot durante casi una década. Además, se han conectado nuevas celdas solares y un panel electrónico. «El cambio de dos a cuatro alas, junto con cambios menos visibles en el actuador y la relación de transmisión, hizo que el robot fuera más eficiente, le dio mayor autonomía y nos permitió colocar todo lo que necesitamos a bordo sin usar más potencia», afirma Jafferis.

Robobee tiene cuatro alas compuestas de un fino poliester reforzado con fibra de carbono y sus «músculos» son en realidad cristales piezoeléctricos que se contraen o se estiran según el voltaje que se les aplica.
Robobee tiene cuatro alas compuestas de un fino poliester reforzado con fibra de carbono y sus «músculos» son en realidad cristales piezoeléctricos que se contraen o se estiran según el voltaje que se les aplica. - Eliza Grinell, Harvard Microrobotics Laboratory

Lejos de salir al exterior

Las células solares, las más pequeñas disponibles comercialmente, pesan 10 miligramos cada una y obtienen 0.76 milivatios por miligramo de energía cuando el Sol irradia su máxima intensidad. El Robobee X-Wing necesita el triple de energía solar para volar, por lo que, por ahora, el vuelo al aire libre está fuera de su alcance. En cambio, los investigadores simulan ese nivel de luz solar en el laboratorio con luces halógenas.

Las células solares están conectadas a un panel electrónico debajo de la «mosca», que convierte las señales de bajo voltaje de la matriz solar en señales de alto voltaje necesarias para controlar los actuadores. Las células solares se encuentran a unos tres centímetros por encima de las alas, para evitar interferencias.

En total, el vehículo final, con las células solares y la electrónica, pesa 259 miligramos (aproximadamente un cuarto de un clip para reunir papeles) y utiliza unos 120 milivatios de potencia, que es menos de lo que se necesitaría para encender una única bombilla de las luces del árbol de Navidad de led.

Aún así los investigadores señalan que queda mucho camino por delante y sus próximos obletivos es agregar los controles para que Robobee pueda ser manejado de forma externa. «A lo largo de la vida de este proyecto, hemos desarrollado secuencialmente soluciones para problemas difíciles, como construir dispositivos complejos a escalas milimétricas, crear músculos artificiales de gran escala en milímetros, diseños bioinspirados y sensores novedosos. Ahora que están surgiendo soluciones en la energía, el siguiente paso es el control a bordo. Más allá de estos robots, estamos entusiasmados de que estas tecnologías subyacentes encuentren aplicaciones en otras áreas, como dispositivos quirúrgicos mínimamente invasivos, sensores portátiles, robots de asistencia y dispositivos de comunicación háptica, por nombrar unos cuantos», concluye Wood.