Un grupo de ingenieros de la Universidad de Riverside, California, ha desarrollado un aleta robótica inspirada en rayascon la intención de Descifra cómo estos animales logran nadar eficientemente en diferentes ambientes submarinos.
Como se informó Ciencia populareste avance, publicado en la revista Revista de la interfaz de la Royal Societyrevela que la biomecánica de las rayas varía según su hábitat y podría impulsar el diseño de futuros vehículos submarinos.
Durante las pruebas, los científicos colocaron el robot a diferentes profundidades dentro del canal y observaron cómo las corrientes de agua influyeban en el movimiento y la elevación de la aleta en diferentes condiciones.
Diferencias en estilos de natación.
Ciencia popular detalla que la investigación de la Universidad de Riverside partió de la hipótesis de que los diferentes estilos de nado de las rayas eran adaptaciones evolutivas a sus respectivos entornos.
El rayas oceánicascomo el manta de rayosPor lo general, nadan cerca de la superficie nadando con aletas. En cambio, el rayas en el fondo del mar Utilizan un movimiento ondulante que, además de asemejarse al vaivén de las olas, destaca por su eficiencia energética y sencillez.
Estudios anteriores habían sugerido que el movimiento ondulante permitía a las rayas reciclar energía del agua de manera más efectiva, en comparación con la natación vigorosa. Sin embargo, Yuanhang ZhuEl ingeniero mecánico y coautor del estudio, sugirió que estas diferencias podrían estar relacionadas con las condiciones específicas de cada hábitat.
Para comprobarlo, los investigadores evaluaron la aleta robótica sometiéndola a diferentes intensidades de flujo en túneles de agua. En sus mediciones se centraron en la fuerza de flotabilidad, clave para el movimiento estable de los objetos en el agua.
Resultados sobre soporte y adaptación robótica
El equipo descubrió que cuando nadaba cerca del fondo, la aleta robótica exhibía una «fuerza hacia abajo», lo que hacía que se estirara hacia abajo.. Este resultado contradijo las expectativas, ya que las aves normalmente experimentan más elevación cuando vuelan cerca del suelo. «En lugar de obtener más elevación cerca del fondo, los chorros fueron atraídos hacia abajo», dijo Zhu al medio.
Teniendo en cuenta este hallazgo, los ingenieros ajustaron la inclinación de la aleta robótica.. Al cambiar el ángulo hacia arriba, la fuerza hacia abajo disminuyó significativamente. Esto permitió demostrar que las rayas del fondo marino suelen nadar con una ligera inclinación de sus aletas hacia arriba para contrarrestar el empuje hacia el fondo.
Además, el movimiento ondulante utilizado por estas especies ayudó al modelo robótico a mantener mejor la distancia desde el fondo, en comparación con el aleteo de las rayas del océano.
Zhu comentó antes Ciencia popular: «La naturaleza parece haber resuelto ya el problema»haciendo alusión a que la evolución ha dotado a estos animales de técnicas sumamente eficientes para desenvolverse en su entorno.
Este tipo de adaptación es especialmente relevante en el desarrollo de la robótica submarina, donde la eficiencia y la discreción son cualidades codiciadas.
Tecnología inspirada en la biología
El estudio proporciona un avance importante en la comprensión de la biomecánica de los rayos y abre la puerta a la creación de vehículos submarinos no tripulados modelados a partir de las soluciones de la naturaleza. Los ingenieros creen que traducir estos principios en tecnología puede conducir a máquinas más eficientes y difíciles de detectar para la exploración marina.
En los últimos años, varias universidades han intentado trasladar estas estrategias biológicas a la innovación tecnológica. En 2018, un equipo de UCLA diseñó uno Robot biohíbrido de 10 milímetros fabricado con células cardíacas y electrodos flexiblesque imitaba el nado de las rayas.
Anteriormente, en 2017, investigadores de Harvard presentaron otro Robot biohíbrido, impulsado por músculos de rata y impulsado por un sistema sensible a la luz..
La Universidad de Washington está explorando actualmente Cómo integrar la biomecánica de las mantarrayas en el desarrollo de la próxima generación de robots submarinos. Su objetivo es adaptar las características estructurales y de movimiento de estos animales para producir robots que consuman menos energía y sean más silenciosos que los sumergibles convencionales.
El interés científico en la eficiencia de las rayas está impulsando una tendencia global hacia el diseño de tecnología de inspiración biológica. Ciencia popular Destaca que cada avance en el estudio de estos animales puede motivar nuevas aplicaciones en ingeniería y exploración oceánica.
La ingeniería sigue reconociendo la naturaleza como una fuente inagotable de soluciones, todavía capaz de superar los desafíos que enfrenta la tecnología hoy en día.
