Tecnología. Insectos artificiales
Los tecnólogos crean insectos-robot en miniatura y ultraligeros para estudiar su uso en aplicaciones industriales. L a tecnología se inspira en el mundo animal. Hormigas artificiales o mariposas cibernéticas y ultraligeras, pueden volar o moverse con fluidez controladas por un GPS. Además estos insectos robots son capaces de actuar en grupo de manera coordinada.
Primero fueron las libélulas, que inspiró el desarrollo de un dron o avión no tripulado denominado BionicOpter, que pesa menos de 200 gramos y puede imitar técnicamente el vuelo del insecto volador biológico que emula, incluyendo sus capacidades de mantenerse suspendido en el aire y volar en reversa. Ahora le ha tocado el turno a las hormigas y a las mariposas, dos insectos cuya fisiología y comportamiento han servido como fuente de inspiración a los ingenieros de la compañía alemana Festo (www.festo.com) para desarrollar una nueva generación de robots que cooperan entre si, en pequeños enjambres o colonias.
Estos insectos robóticos con comportamiento colaborativo, llamados BionicANTs (hormigas biónicas) y eMotionButterflies (mariposas con movimiento electrónico), forman parte del proyecto Bionic Learning Network (Red de aprendizaje biónico) destinado a desarrollar nuevas tecnologías de automatización para aplicaciones industriales, inspiradas en los seres vivos.
Las BionicANTs y eMotionButterflies se utilizan como banco de prueba de nuevos componentes y materiales, procesos de miniaturización y fabricación ultraligera, combinación de tecnologías y trabajo de mecanismos en equipo, para las fábricas del futuro, inspirados en las estrategias que ha desarrollado la Naturaleza durante millones de años para adaptarse al entorno.
Hormigas que se comunican
Para sus BionicANTs, Festo ha tomado como modelo la delicada anatomía de la hormiga y ha trasladado el comportamiento cooperativo de las criaturas naturales al mundo de la tecnología, usando para controlarlos programas informáticos y modelos matemáticos muy complejos almacenados en cada hormiga-robot.
Al igual que sus modelos naturales, estos insectos biónicos trabajan juntos bajo reglas claras, se comunican entre sí y coordinan sus acciones y movimientos los unos con los otros, según esta compañía.
Estas hormigas artificiales demuestran cómo los componentes individuales autónomos pueden reaccionar ante diferentes situaciones y, a la vez, resolver una tarea compleja, coordinarse entre sí y trabajar juntos como un sistema en red, encontrando la solución a un trabajo determinado como empujar y tirar de un objeto para trasladarlo dentro de un área definida, según Festo.
Las hormigas realizan esta tarea colaborativa por medio de su ‘inteligencia distribuida’ e intercambiando información entre ellas, a través del módulo de radio ubicada en sus torsos, de acuerdo a su ficha técnica.
Gracias a esta división inteligente del trabajo, son capaces de transportar de manera eficiente cargas que una hormiga no podría mover por si sola, añaden sus desarrolladores.
Estas hormigas están equipadas con unos componentes llamados ‘transductores piezocerámicos de flexión’, en sus piezas bucales, para agarrar los objetos, y también con patas para moverlas.
Cuando se aplica un poco de energía eléctrica a los transductores, estos generan movimientos mecánicos con diferentes direcciones. Cuando se deforma el transductor superior, la hormiga levanta su pata y, mediante los transductores de la parte inferior de cada pata, las extremidades se mueven hacia adelante o atrás.
El movimiento de pinza de las mandíbulas lo proporcionan dos transductores. Cuando se les aplica un voltaje, el mecanismo trasmite la fuerza y mueve las mordazas de agarre.
Aleteo por GPS
Las hormigas utilizan una cámara estéreo 3D situada en su cabeza para identificar el objeto de agarre y para localizarse a sí mismas respecto del entorno. Con su ayuda, cada hormiga puede contextualizarse en su ambiente usando puntos de referencia.
El sensor optoelectrónico situado en el abdomen de la BionicANT, utiliza la estructura del piso para ‘decirle’ a la hormiga cómo se mueve en relación con el suelo, y con ambos sistemas combinados, cada hormiga conoce su posición.
Por su parte, en las mariposas biónicas, los desarrolladores de Festo combinan la construcción ultraligera de insectos artificiales con el vuelo coordinado en grupo.
Las eMotionButterflies pueden activar sus alas individualmente con precisión y efectuar movimientos rápidos desarrollando un comportamiento colectivo coordinado, con la ayuda de un posicionador geográfico o GPS para interiores y de una serie de cámaras infrarrojas, según la empresa alemana.
Según sus creadores, la localización de estos objetos voladores ultraligeros se asegura por medio de un sistema de radio y de un sensor a bordo de las mariposas, en combinación con el sistema de guía y supervisión instalado en el entorno en el que vuelan.
Diez cámaras infrarrojas instaladas en el espacio circundante registran a las eMotionButterflies y transmiten los datos de su posición a un ordenador central, que actúa como un controlador de tránsito aéreo y coordina a las mariposas y sus vuelos, para que sea armónico y no choquen entre sí ni con el entorno.
Las mariposas realizan rutas de vuelo programadas previamente, y todas sus maniobras se almacenan en el ordenador central, aunque también pueden moverse por el espacio de forma autónoma, por medio de modelos de comportamiento.
Para hacer posible que las mariposas efectúen sus diferentes maniobras de vuelo con la fiabilidad y estabilidad existen una comunicación permanente entre los insectos artificiales, el sistema de posicionamiento y el ordenador central.