El primer robot que al volar tiene en cuenta el relieve gracias a un ojo bioinspirado
Investigadores en biorrobótica del Instituto de Ciencias del Movimiento - Etienne-Jules Marey (CNRS/Aix-Marseille Université) han ultimado el primer robot aéreo capaz de seguir un terreno accidentado sin acelerómetro. Bautizado como BeeRotor, regula su velocidad y sabe sortear los obstáculos gracias a sensores de flujo óptico inspirados en la visión de los insectos. Así puede moverse en un túnel con paredes desiguales y en movimiento sin medir la velocidad ni la altitud. El estudio se publicó el 26 de febrero en la revista Bioinspiration & Biomimetics
Actualmente, todas las aeronaves, desde los drones hasta el cohete Ariane, van equipadas con acelerómetros para conocer la dirección de la gravedad, y por tanto la del centro de la Tierra. Les permite medir su grado de balanceo y cabeceo y, a partir de dichos datos, estabilizar su vuelo. Esta imprescindible herramienta no tiene equivalente en los insectos, que vuelan libremente sin dicha información.
Los investigadores Fabien Expert y Franck Ruffier se han inspirado pues en insectos alados para crear BeeRotor: un robot volador cautivo capaz de ajustar por primera vez su velocidad y seguir el terreno sin acelerómetro ni medición de velocidad y altitud. Con sus 80 gramos y sus 47 centímetros de largo, sortea él solo obstáculos verticales en un túnel cuyas paredes están en movimiento. Para conseguirlo, los investigadores han imitado la capacidad de los insectos para utilizar el paso del paisaje en sus desplazamientos. Se habla de flujo óptico, cuyo principio es fácilmente observable en coche: en la carretera, lo que tenemos de frente es bastante estable, pero en cuanto miramos a los lados, el paisaje pasa cada vez más rápido, hasta alcanzar su máximo de velocidad cuando el ángulo con respecto a la trayectoria del vehículo es de 90 grados.
Para medir el flujo óptico, BeeRotor va equipado con tan solo 24 fotodiodos (o píxeles) distribuidos en la parte inferior y superior del ojo. Le permite detectar los contrastes del entorno y los movimientos de los mismos. Como en los insectos, la velocidad de paso de un elemento del entorno de un píxel a otro va a determinar la velocidad angular de paso. Cuando el paso aumenta quiere decir que la velocidad del robot aumenta o que la distancia en relación a los obstáculos disminuye.
A modo de cerebro, BeeRotor dispone de tres bucles de retroalimentación y otros tantos reflejos que recurren directamente al flujo óptico. El primero hace que cambie su altitud para seguir el piso o el techo. El segundo gestiona la velocidad del robot adaptándola a la congestión del túnel en el que navega. Con el último bucle, el ojo se estabiliza respecto de la inclinación local gracias a un motor previsto a tal efecto. Le permite obtener siempre el mejor campo visual posible, independientemente de su grado de cabeceo. BeeRotor evita así obstáculos muy empinados sin acelerómetro ni medición de la velocidad y la altitud. Esta tecnología fue objeto de una solicitud de patente a finales de 2013.
BeeRotor propone así una nueva hipótesis biológicamente plausible para explicar cómo los insectos vuelan sin acelerómetro: los insectos alados podrían utilizar los indicios del flujo óptico para estabilizarse, gracias a bucles de retroalimentación similares a los del robot.
También hay aplicaciones industriales para esta primicia mundial. Los acelerómetros, y por tanto las centrales inerciales que los contienen, son demasiado pesados y voluminosos para los robots de tamaño muy reducido. Con una masa del orden del gramo, no son adecuados para estos aparatos de unos diez gramos que podrían usarse, por ejemplo, para inspeccionar tuberías. Esta búsqueda de ligereza también se encuentra en la industria espacial, en la que cada kilo enviado fuera de nuestra atmósfera tiene un coste considerable. Sin sustituir necesariamente los acelerómetros, los sensores de flujo óptico podrían servir de sistema de emergencia en caso de fallo en misiones espaciales.