Las tortugas marinas se enfrentan a probabilidades de supervivencia increíblemente bajas al nacer.
Los robotistas de la Universidad de Notre Dame desarrollaron tortugas marinas robot que, según afirman, podrían usarse para ayudar a las reales y avanzar en otros campos de la robótica.
“Estudiar animales para inspirar el diseño de robots es, de hecho, una práctica habitual en el campo de la robótica”, afirmó Yasemin Ozkan-Aydin, robotista de Notre Dame.
Los primeros días de vida de las tortugas marinas suelen ser angustiosos.
Las crías se enfrentan a una serie de depredadores, como cangrejos, aves y peces, así como a la erosión de las playas, amenazadas por el cambio climático y la degradación ambiental. De hecho, se calcula que solo una de cada más de 1.000 crías de tortuga marina llega a la edad adulta.
Sin embargo, investigadores de la Universidad de Notre Dame, en Estados Unidos, han desarrollado tortugas robot que esperan que algún día puedan usarse para guiar a las crías de tortuga marina hacia el océano, mejorando las probabilidades de las especies amenazadas de supervivencia. Además, según los expertos, la creación de robots capaces de imitar el modo de andar único de las tortugas podría hacer avanzar otras áreas de la robótica, desde la exploración espacial hasta las labores de búsqueda y rescate.
En las siguientes preguntas y respuestas, Yasemin Ozkan-Aydin, profesora adjunta de ingeniería eléctrica en Notre Dame, ofrece detalles sobre el proyecto y explica por qué construir tortugas robot supone un reto especialmente interesante para los robotistas.
¿Por qué resultan interesantes las tortugas marinas para los expertos en robótica?
“La locomoción de las tortugas marinas es única por su capacidad de adaptarse a distintos terrenos (bajo el agua, arena) consumiendo una energía mínima. Esta versatilidad se debe a su forma corporal única, a la morfología de sus aletas y a sus variados patrones de marcha.
“Imitar esta adaptabilidad requiere una comprensión detallada de cómo interactúan la morfología, la flexibilidad y la marcha con los entornos, y de cómo los animales adaptan sus estrategias de locomoción en consecuencia. Este conocimiento despierta gran interés entre los expertos en robótica, que buscan mejorar el rendimiento, la adaptabilidad y la robustez de sus robots en la locomoción.”
¿Cómo se diseñaron y construyeron las tortugas marinas robot?
“Nuestro robot tortuga marina no se ha diseñado a partir de una sola especie, sino que es una combinación de varias especies de tortugas marinas. Estudiamos los patrones de locomoción de distintas especies, entre ellas la boba (Caretta caretta) y la laúd (Dermochelys coriacea), e incorporamos los aspectos más eficaces a nuestro modelo para maximizar la adaptabilidad y la versatilidad del robot. El tamaño y la estructura del robot se han modelado a partir de las dimensiones de las crías de tortuga marina.
“Las piezas clave de nuestro robot son un armazón corporal de forma ovalada, cuatro aletas accionadas por servomotores de forma independiente, una unidad de control integrada basada en Arduino, un sensor IMU y una batería. El armazón corporal y los conectores de las aletas se imprimen en 3D con acrilonitrilo butadieno estireno (ABS). Las aletas de silicona, diseñadas para imitar la flexibilidad y la rigidez de las aletas de las tortugas marinas, se moldean con silicona DragonSkin 20.”
¿Qué desafíos afrontó su equipo al construir las tortugas robot?
“Dado nuestro enfoque específico en la locomoción sobre arena, nos encontramos con un desafío notable en la elección inicial de los actuadores. Estos no funcionaban bien en la arena y a menudo sufrían problemas como la acumulación de arena en sus engranajes y la susceptibilidad a romperse.
“Además, el proceso de seleccionar el material y la forma óptimos para las aletas exigió un esfuerzo y una exploración considerables.”
¿Cómo puede la construcción de tortugas marinas robot hacer avanzar el campo de la robótica?
“Las tortugas marinas robot pueden utilizarse en una amplia gama de sectores:
“Operaciones de búsqueda y rescate: la adaptabilidad del robot a terrenos diversos lo hace idóneo para misiones de búsqueda y rescate, especialmente en entornos difíciles como zonas afectadas por desastres y entornos costeros.
“Monitorización medioambiental: equipados con los sensores adecuados, estos robots podrían utilizarse para la recopilación de datos medioambientales, ayudando a monitorizar el cambio climático, los niveles de contaminación y otros parámetros ambientales.
“Mantenimiento de infraestructuras: la capacidad del robot para desplazarse por terrenos variados podría aplicarse a tareas de inspección y mantenimiento de infraestructuras, como la inspección de oleoductos o la vigilancia de líneas eléctricas.
“Exploración espacial: los principios de locomoción aprendidos de las tortugas marinas podrían orientar el diseño de vehículos extraterrestres, mejorando su capacidad para atravesar terrenos planetarios accidentados e impredecibles.
“Educación: este proyecto también constituye una herramienta educativa atractiva y práctica que inspira a la próxima generación de científicos e ingenieros al mostrar el poder del diseño bioinspirado.”
¿Cómo pueden usarse las tortugas marinas robot para ayudar a las tortugas marinas reales?
“Las tortugas marinas robot nos ayudan a abordar varios aspectos del comportamiento y la conservación de las tortugas marinas. Comprender cómo las tortugas marinas adaptan su locomoción a entornos diversos puede orientar las estrategias para su protección. Por ejemplo, puede guiar el diseño de desarrollos en primera línea de playa que tengan en cuenta los hábitos de navegación y anidación de las tortugas marinas.
“Además, nuestros robots de tipo tortuga, basados en datos biológicos y que comparten la morfología de la tortuga marina, permiten a los investigadores explorar los impactos y beneficios de rasgos específicos de las tortugas sin involucrar a animales vivos. Otra aplicación prometedora es utilizar estos robots para guiar con seguridad a las crías de tortuga marina desde sus nidos hasta el océano, minimizando los riesgos que afrontan durante este periodo crítico.”
¿Es habitual que los expertos en robótica estudien e imiten los movimientos de los animales?
“Estudiar animales para inspirar el diseño de robots es, de hecho, una práctica habitual en el campo de la robótica.
“Existe un área de investigación multidisciplinar llamada ‘robótica bioinspirada’, en la que los investigadores se inspiran en los diseños, mecanismos y funciones de la naturaleza para desarrollar sistemas robóticos innovadores.”
