Un equipo de ingenieros del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, por su sigla en inglés) desarrolló un dron muy distinto a los conocidos.

Se trata de un dispositivo que imita las funciones de las aves voladoras, que también tienen la capacidad de nadar.

Su capacidad ya fue puesta a prueba, pero ahora pretenden mejorarlo para utilizarlo con fines científicos.

Así es el FAAV, el revolucionario dron diseñado por el MIT

Un grupo del MIT, auxiliado por expertos de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (Suiza), diseñó un robot capaz de nadar bajo el agua y luego despegar para volar por el aire, tal como lo hacen las aves buceadoras.

El dispositivo, bautizado como vehículo aéreo-acuático de alas batientes (FAAV, por su sigla en inglés), pesa menos de 300 gramos y podría transformar la manera en que los científicos estudian y monitorean los océanos.

El diseño del FAAV se inspiró en aves buceadoras. Foto: captura YT (MIT Mechanical Engineering)

El punto de partida fue la naturaleza misma. Frailecillos, petreles, colimbos y gaviotas son aves capaces de volar a gran velocidad y bucear para cazar presas bajo el agua. El equipo revisó la literatura científica sobre estas especies y recopiló datos sobre su mecánica de vuelo y natación.

Las aves más pequeñas aletean unas diez veces por segundo en el aire y unas cuatro en el agua; las más grandes, con mayor envergadura, lo hacen a frecuencias levemente menores en ambos medios.

El desafío de fondo era enorme: el agua es 1000 veces más densa que el aire, por lo que desplazarse por uno u otro medio exige mecanismos completamente distintos. Diseñar un sistema capaz de transitar entre ambos sin perder eficiencia requería entender primero cómo la naturaleza resolvió ese problema, y luego replicarlo en un aparato robótico.

El robot resultante tiene un fuselaje central, dos alas flexibles y una cola orientable. Dentro del cuerpo lleva una batería y un motor eléctrico impermeable que acciona un cigüeñal, el cual mueve las alas hacia arriba y hacia abajo a frecuencias preestablecidas.

Las alas, por su parte, están construidas con membranas delgadas recubiertas con nanopartículas hidrofóbicas —que repelen el agua—. Tanto estas como la cola pueden intercambiarse por piezas de distintos tamaños según la prueba.

El FAAV será utilizado en estudios de oceanografía. Foto: captura YT (MIT Mechanical Engineering)

Los resultados de la creación, que fueron publicados el 9 de julio en la revista Science, podrían dar lugar a una nueva generación de drones y vehículos aéreos-acuáticos.

Los investigadores prevén que estos robots alados serán utilizados en oceanografía para volar a regiones acuáticas a las que, de otro modo, sería demasiado peligroso acceder para los buques oceánicos tradicionales, y tomar muestras de ellas.

“Nuestra visión ideal es que oceanógrafos, biólogos marinos y miembros de comunidades costeras puedan lanzar este robot desde una embarcación o desde la costa, y que vuele cerca de la zona de interés, como un iceberg, una instalación portuaria o sobre un grupo de ballenas”, explicó Raphael Zufferey, profesor adjunto de ingeniería mecánica en el MIT.

“Se sumergiría para tomar una medida o recoger una muestra, y regresaría para entregar los datos a una fracción del costo de los métodos tradicionales. Luego podría volver a sumergirse para obtener más información”, detalló.

Del agua al aire: los parámetros clave

En el MIT, Zufferey dirige el Laboratorio AURA, donde él y sus estudiantes diseñan vehículos aéreos y acuáticos inspirados en la biomecánica de la naturaleza. Los robots que construyen son pequeños y están diseñados para explorar y monitorear discretamente la salud de los océanos y las vías fluviales.

Para su nuevo proyecto, el equipo se propuso diseñar un vehículo capaz de volar tanto en el aire como bajo el agua, a frecuencias similares a las de las aves buceadoras.

Los investigadores fabricaron y probaron tres juegos de alas: pequeñas (60 centímetros de ancho), medianas (80 centímetros) y grandes (100 centímetros). Realizaron experimentos primero en un pequeño tanque de agua y luego en el lago Lemán, en Suiza.

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La prueba del FAAV

En sus pruebas, colocaron el robot bajo el agua, a medio metro de profundidad. Programaron las alas para que aletearan a ciertas frecuencias y la cola para que se inclinara en ángulos específicos durante el vuelo del robot. Luego observaron bajo qué condiciones el robot lograba ascender a la superficie, salir del agua y elevarse en el aire.

El dispositivo realizó múltiples vuelos con diferentes tamaños de alas, frecuencias de aleteo y ángulos de cola. En general, el equipo descubrió que el robot podía volar, nadar y alternar entre el agua y el aire de forma fiable cuando volaba con alas de tamaño mediano.

Los investigadores también descubrieron que el robot era capaz de nadar a velocidades de casi 1 metro por segundo al aletear con una frecuencia de aproximadamente 5 hercios, es decir, cinco aleteos por segundo. En cuanto al vuelo, puede moverse a unos 6 metros por segundo al aletear con una frecuencia similar.

Para dar el salto del agua al aire, determinaron que el robot debía inclinarse a 70 grados, un ángulo relativamente pronunciado que impide que las puntas de sus alas toquen la superficie del agua al elevarse en el aire. Si la inclinación fuera mayor, el robot volvería a caer al agua.

Curiosamente, esta combinación de tamaño de las alas, frecuencia de aleteo y ángulo de la cola permitió al robot nadar bajo el agua, impulsarse desde la superficie y volar, sin algo que muchas aves buceadoras necesitan: las patas.

Ahora, el equipo está mejorando el diseño de las alas para que puedan girar, además de batirse. También probarán el rendimiento del robot en condiciones turbulentas, como nadar en aguas agitadas y volar con viento.