Las semillas de arce, inspiración para el diseño de un dron de dos alas

Este aparato se desplaza con mucha menos energía que los vehículos de cuatro alas y peso similar

Un equipo científico ha diseñado, inspirándose en las semillas de arce, un nuevo y pequeño dron de dos alas, o bicóptero, que se desplaza utilizando mucha menos energía que los vehículos de cuatro alas y de peso similar.

La descripción de este aparato de 35,1 gramos se publica en la revista Science Robotics y sus responsables son expertos en robótica de la Universidad de la Ciudad de Hong Kong

Songnan Bai y su equipo se fijaron para su desarrollo en las semillas de sámara del arce japonés (con la parte exterior extendida a modo de ala) para optimizar el diseño aerodinámico de su nuevo vehículo microaéreo. Las vainas de las semillas de arce son bien conocidas por su diseño tipo helicóptero. Al caer del árbol, giran como el rotor de un helicóptero sin motor, lo que aumenta su distancia con respecto al árbol a medida que se alejan.

En este nuevo esfuerzo, los investigadores trataron de aprovechar la eficiencia inherente a la estructura de la vaina de la semilla de arce para aumentar el tiempo de vuelo de los diminutos drones. Para ello, construyeron un pequeño dron que puede girar como la vaina de la semilla de arce para mantenerse en el aire. El dron resultante podría volar durante casi el doble de tiempo que los que tienen un diseño tradicional de cuatro rotores.

Al igual que el tamaño de los drones varía, también lo hace su consumo de energía; por ejemplo, los drones más pequeños, incluidos los vehículos microaéreos, tienen una mayor relación entre el consumo de energía y el tamaño.

Necesitan cantidades aparentemente desproporcionadas de energía para hacer girar sus hélices a escala centimétrica lo suficientemente rápido como para generar la fuerza necesaria para volar, detalla un resumen de la revista.

Además, estos vehículos aéreos suelen tener menor impulso o disponen de menos motores a bordo en relación con el número de movimientos que puede realizar el pequeño dron.

Todos estos factores limitan la utilidad de los drones microaéreos en situaciones como las operaciones de cartografía y vigilancia. Ahora, Bai y su equipo diseñaron un modelo que aborda estas limitaciones a través de su forma y movimiento giroscópico.

El vehículo se basa en la estructura y el movimiento de la semilla de sámara, con dos alas que giran de forma que se reduce el consumo de energía y se supera la falta de actuación.

En las pruebas, este bicóptero -que pesa 35,1 gramos- planeó durante más de 24 minutos alimentado por una pequeña batería de 650 miliamperios hora.

Los investigadores también probaron la capacidad del dron para transportar una pequeña carga útil, incluida una cámara. Como la cámara gira con el dron, sincronizaron su velocidad de fotogramas para que coincidiera con la velocidad de giro del dron, lo que produjo una transmisión de vídeo algo inestable pero utilizable.

También demostraron su capacidad de transportar un dispositivo de 21,5 gramos para realizar operaciones de cartografía y vigilancia.

"Lo más emocionante de este estudio es la gran mejora de la resistencia del robot. En relación con otros robots ligeros de menos de 100 gramos, el robot de ala giratoria duplica aproximadamente el tiempo de vuelo", afirma Pakpong Chirarattananon, otro de los autores del estudio.