Una puerta cerrada es solo uno de los muchos obstáculos que no suponen una barrera para un nuevo tipo de robot volador, diminuto y capaz de tirar, llamado FlyCroTug. Equipados con tecnologías avanzadas de agarre y con la capacidad de desplazarse y tirar de objetos a su alrededor, dos FlyCroTugs pueden enlazar juntos el picaporte con una cuerda y abrir la puerta de un tirón.
Los FlyCroTugs son microvehículos aéreos que los investigadores han modificado para que puedan anclarse a distintas superficies mediante adhesivos inspirados en las patas de los gecos y los insectos, desarrollados previamente en el laboratorio de Cutkosky.
Con estos mecanismos de sujeción, los FlyCroTugs pueden tirar de objetos que pesan hasta 40 veces más que ellos, como picaportes en un escenario o cámaras y botellas de agua en una operación de rescate. Vehículos similares solo pueden levantar objetos que pesan aproximadamente el doble que ellos mediante fuerzas aerodinámicas.
«Cuando eres un robot pequeño, el mundo está lleno de grandes obstáculos», dice Matthew Estrada, estudiante de posgrado de Stanford y autor principal del artículo, publicado en la revista Science Robotics. «La combinación de las fuerzas aerodinámicas de nuestro vehículo aéreo con las fuerzas de interacción que generamos mediante los mecanismos de sujeción dio lugar a algo muy móvil, capaz de ejercer mucha fuerza y, además, diminuto».
Según los investigadores, el pequeño tamaño de los FlyCroTugs les permite desplazarse por espacios estrechos y bastante cerca de las personas, lo que los hace útiles en operaciones de búsqueda y rescate. Al sujetarse con firmeza a las superficies mientras tiran, estos diminutos robots podrían mover escombros o colocar una cámara para evaluar una zona peligrosa.
Pinzas inspiradas en las patas de los gecos y microespinas
La naturaleza inspiró los FlyCroTugs. Con la esperanza de crear un vehículo aéreo rápido, pequeño y muy maniobrable, pero también capaz de mover cargas grandes, los investigadores se fijaron en las avispas.
«Las avispas pueden volar rápidamente hasta un trozo de comida y, si es demasiado pesado para llevárselo volando, lo arrastran por el suelo. Así que esa fue, en cierto modo, la inspiración inicial para el enfoque que adoptamos», dice el coautor Mark Cutkosky, profesor de ingeniería mecánica.
Los investigadores leyeron estudios sobre la captura y el transporte de presas por las avispas, que identifican la proporción entre los músculos relacionados con el vuelo y la masa total que determina si una avispa vuela con su presa o la arrastra. También siguieron el ejemplo de las avispas al ofrecer distintas opciones de sujeción según el lugar donde aterrizan los FlyCroTugs.
Para las superficies lisas, los robots cuentan con pinzas inspiradas en los gecos: adhesivos no pegajosos que imitan las intrincadas estructuras de los dedos de estos animales y se sujetan al crear fuerzas intermoleculares entre el adhesivo y la superficie. Para las superficies rugosas, los investigadores equiparon los robots con 32 microespinas, una serie de espinas metálicas parecidas a anzuelos que pueden engancharse individualmente en pequeñas cavidades de una superficie.
Cada FlyCroTug tiene un cabrestante con un cable y microespinas o adhesivo inspirado en los gecos para poder tirar. Aparte de esas características fijas, se pueden modificar ampliamente. La ubicación de las pinzas puede variar según la superficie donde vayan a aterrizar, y los investigadores también pueden añadir piezas para desplazarse por el suelo, como ruedas. Según los investigadores, incorporar todas estas características a un pequeño vehículo aéreo que pesa el doble que una pelota de golf no fue poca cosa.
«La gente suele pensar que los drones son máquinas que vuelan y observan el mundo, pero los insectos voladores hacen muchas otras cosas —como caminar, trepar, agarrar y construir—, y los insectos sociales incluso pueden cooperar para multiplicar sus fuerzas», dice Dario Floreano, autor principal del artículo. «Con este trabajo demostramos que los drones pequeños capaces de anclarse al entorno y colaborar con otros drones pueden realizar tareas que suelen asignarse a robots humanoides o a máquinas mucho más grandes».
Abren literalmente nuevas puertas
Los drones y otros robots voladores pequeños pueden parecer la última moda, pero, según Cutkosky, los FlyCroTugs —con su capacidad para desplazarse a lugares remotos, anclarse y tirar— ocupan un nicho más específico.
«Hay muchos laboratorios en todo el mundo que están empezando a trabajar con drones pequeños o vehículos aéreos, pero si nos fijamos en los que también estudian cómo pueden interactuar físicamente estos pequeños vehículos con el mundo, el grupo es mucho más reducido», afirma.
Los investigadores lograron abrir una puerta con dos FlyCroTugs. También hicieron volar uno sobre una estructura en ruinas y subir una cámara para ver el interior. A continuación, esperan trabajar en el control autónomo y la logística de hacer volar varios vehículos a la vez.
«Las herramientas para crear vehículos como estos son cada vez más accesibles», dice Estrada. «Me entusiasma la posibilidad de incorporar cada vez más estos mecanismos de sujeción al repertorio de herramientas de los diseñadores, para que los robots puedan aprovechar las fuerzas de interacción con su entorno y darles un uso práctico».
Otros investigadores de la École Polytechnique Fédérale de Lausanne, en Suiza, ayudaron a desarrollar los FlyCroTugs.
Este trabajo fue financiado por el Fondo Nacional Suizo de Ciencia, la Fundación Nacional de Ciencias, una beca de excelencia del Gobierno suizo y el programa MAST del Laboratorio de Investigación del Ejército de Estados Unidos.
Fuente: Universidad de Stanford
Estudio original DOI: 10.1126/scirobotics.aau6903
