Un nou robot care înoată în mări și zboară prin ceruri

În laboratorul inginerului mecanic Raphael Zufferey de la MIT, există un bazin uriaș plin cu apă turcoaz strălucitoare, o serie de ventilatoare care pot genera vânturi puternice și mici roboți zburători cocoțați peste tot. Dar adevăratele vedete ale spectacolului sunt roboții, inspirați de păsările marine scufundătoare, cum ar fi papagalul de mare (puffinul atlantic), care își folosește aripile atât pentru a zbura, cât și pentru a înota. „Aceste pufini rezolvă o sarcină extrem de dificilă: să se deplaseze în aer și în apă, în ciuda diferenței uriașe de densitate”, explică Zufferey. El și colegii săi și-au propus să construiască un robot de dimensiunea unei păsări care să poată trece prin ambele medii și să facă tranziția între ele – un lucru nerealizat până acum de nimeni.Într-un studiu publicat joi în revista Science, echipa descrie ingineria unui astfel de robot aerian-acvatic. Cântărind aproximativ 250 de grame și având o anvergură a aripilor de aproape 90 de centimetri, robotul este o minune a ingineriei bio-inspirate. „Este un robot frumos”, spune Glenna Clifton, biolog specializat în mișcarea animalelor la Universitatea din Portland, Oregon, care colaborează cu roboticieni, dar nu a fost implicată în acest proiect. Ea subliniază că robotul oferă perspective asupra biologiei unice a zborului păsărilor scufundătoare și are numeroase aplicații potențiale, inclusiv observarea oceanelor de coastă și monitorizarea recifelor de corali îndepărtate. Robotul ar putea zbura până la un recif – sau la un grup de balene sau o înflorire algală – pentru a preleva mostre de apă și a colecta date.Crearea acestui robot a durat doi ani. „Să concepi o aripă care să funcționeze eficient atât în aer, cât și în apă părea imposibil”, își amintește Zufferey. Dar el și colegii săi nu s-au lăsat descurajați. Au bazat planul general al corpului pe cel al unei păsări scufundătoare, dar au făcut câteva abateri esențiale. În primul rând, au decis să nu includă picioare, deoarece în robotică picioarele sunt dificil de construit, controlat și de obținut mișcarea dorită. „În schimb, ne-am întrebat: putem trece direct din apă în aer doar cu ajutorul aripilor?”, spune Zufferey. În al doilea rând, echipa a renunțat la ideea de a face aripile pliabile, așa cum sunt la multe păsări scufundătoare, deoarece ar fi fost prea complex. „Trebuie să adaugi articulații, motoare. Așa că ne-am bazat pe flexibilitatea aripii”, explică el.Robotul final este elegant. Corpul central, care adăpostește motorul și bateria, este complet deschis, lăsând la vedere componentele electronice. „Apa inundă întregul sistem”, spune Zufferey. „Trebuie să impermeabilizăm individual fiecare componentă.” Această abordare permite robotului să fie suficient de ușor pentru a zbura cu ușurință, dar și neutru din punct de vedere al flotabilității – nu plutește la suprafață și nici nu se scufundă. Aripile sunt fabricate dintr-un material din nailon translucid, ranforsat cu fibre de carbon. Când Zufferey ține robotul în mână, aripile bat rapid și precis, de cinci până la șase ori pe secundă pentru a menține zborul. Pentru a ieși din apă și a se propulsa în aer, însă, aripile trebuie să bată de zece ori pe secundă, generând suficientă viteză și forță. Majoritatea păsărilor scufundătoare nu pot produce o asemenea putere doar cu aripile, motiv pentru care folosesc picioarele pentru a alerga pe suprafața apei în timpul decolării. (O excepție este pescărușul pescar, dar este o pasăre deosebit de ușoară, notează Zufferey.)Un videoclip filmat pe lacul Geneva, în Elveția, arată robotul cum iese brusc din apă și se înalță în aer – totul în mai puțin de o secundă. Sunetul este asemănător cu cel al unei păsări care decolează. Cercetătorii au calculat unghiurile optime de lansare și dimensiunea aripilor. Estimează că, la o singură încărcare, robotul poate zbura aproape 6 kilometri sau înota puțin peste 1,6 kilometri – „mai mult decât distanța de alergare și înot dintr-un triatlon sprint”, observă Clifton. Ea a fost impresionată de ansamblu: „Este ușor, puternic și reprezintă un pas monumental în performanța de înot, zbor și tranziție între cele două.”Pe viitor, Zufferey este entuziasmat de utilizarea acestui tip de robot pentru o gamă largă de aplicații, inclusiv monitorizarea înfloririlor algale dăunătoare, a stocurilor de pești și a eroziunii costiere. El plănuiește să echipeze dispozitivul cu câțiva senzori la bord pentru a colecta date. În plus, echipa continuă să perfecționeze roboții aerian-acvatici, rafinați prin experimentare, dar mereu inspirați de natură. „Vezi că acest lucru a fost deja realizat în biologie”, spune Zufferey. „Asta îți dă speranță ca cercetător în robotică.”### De ce este important:Această inovație deschide calea către roboți capabili să monitorizeze ecosistemele fragile de coastă fără a necesita infrastructură complexă. Capacitatea de a trece de la zbor la înot și invers, fără părți mobile suplimentare, reduce costurile și crește fiabilitatea. În plus, înțelegerea modului în care natura a rezolvat provocări similare ne ajută să proiectăm dispozitive mai eficiente. Pe termen lung, astfel de roboți ar putea revoluționa cercetarea marină, oferind date în timp real despre poluare, schimbări climatice și biodiversitate. Este un exemplu strălucit de cum bio-mimetismul și ingineria se îmbină pentru a rezolva probleme practice.