Cómo los láseres y los loros con gafas están ayudando a diseñar robots voladores

El loro Obi lleva gafas. Eric Gutiérrez

Una niebla casi invisible flota en el aire en un laboratorio de California, iluminada por láseres. Un loro voló a través de él, usando un par de pequeñas gafas rojas para proteger sus ojos.

Cuando las aves aletean a través de partículas de agua, sus alas crean ondas destructivas y los patrones de seguimiento ayudan a los científicos a comprender cómo vuelan los animales.

En un nuevo estudio, un equipo de científicos midió y analizó las trayectorias de partículas producidas por loros con gafas durante vuelos de prueba, demostrando que los modelos informáticos anteriores del movimiento de las alas no eran tan precisos como imaginaban. Los autores del estudio creen que esta nueva perspectiva sobre la dinámica del vuelo podría informar el futuro diseño de alas para robots voladores autónomos. [Biónica: 7 tecnologías inteligentes inspiradas en la naturaleza]

Cuando los animales vuelan, crean una "huella" invisible en el aire, similar a la estela que deja un nadador en el agua. Los modelos informáticos pueden tener en cuenta estas perturbaciones del aire y calcular las fuerzas necesarias para mantener la nave en alto e impulsarla hacia adelante.

Un equipo de científicos desarrolló recientemente un nuevo sistema que rastrea el flujo de aire creado durante el vuelo con un detalle sin precedentes. Querían comparar sus observaciones mejoradas con varios modelos informáticos de uso común que utilizan mediciones de estelas para estimar la elevación de los animales voladores y ver si sus predicciones iban por buen camino, y los investigadores recurrieron a un loro del Pacífico de Obi, un loro pequeño. Obi fue entrenado para volar entre dos perchas a aproximadamente 3 pies (1 metro) de distancia, a través de una niebla de gotas de agua muy finas iluminadas por una lámina láser. El autor del estudio, David Lentink, profesor asistente de ingeniería mecánica en la Universidad de Stanford en California, dijo que las partículas de agua en el aire son muy pequeñas, "sólo 1 micrón de diámetro". (A modo de comparación, la longitud promedio del cabello humano tiene aproximadamente 100 micrones de espesor).

Los ojos de Obi están protegidos del láser mediante gafas hechas a medida: un marco impreso en 3D que sostiene lentes cortadas de gafas de seguridad humanas. - el mismo tipo de gafas que usan Longk y su equipo.

A medida que el láser parpadea, a una velocidad de 1.000 veces por segundo, las gotas de agua dispersan el láser y una cámara de alta velocidad captura 1.000 fotogramas por segundo de Obi mientras vuela de una altura a otra. de partículas perturbadoras. Los patrones rastreados en las partículas de aire permiten a los científicos rastrear los movimientos precisos del ala durante el vuelo. (Lentin Kabu, Universidad de Stanford)

Las pruebas revelaron algo inesperado. Los modelos informáticos predicen que una vez que las alas de un pájaro crean los patrones de aire giratorio, también conocidos como vórtices, permanecerán relativamente estables en el aire. Pero el patrón que Obi estaba siguiendo comenzó a romperse después de que el pájaro batió sus alas unas cuantas veces.

"Nos sorprendió descubrir que los remolinos que normalmente se dibujan en periódicos y libros de texto, como hermosos donuts, estallan repentinamente después de agitarse dos o tres veces", dijo Lanting en un correo electrónico. Esto significa, explica, que los modelos ampliamente utilizados en estudios de vuelo de animales que calculan la elevación en función de la estela que genera un animal pueden no ser precisos.

"Gracias a la grabación de alta velocidad, pudimos capturarlo y reproducirlo a baja velocidad, por lo que pudimos ver con nuestros ojos cómo se rompe el vórtice, lo que dificulta que los modelos predigan su elevación. bien [Dron volando en la Antártida y el Ártico] Probando modelos de vuelo

Los investigadores hicieron sus propios cálculos de la sustentación de Obi generada por el batir de sus alas utilizando un dispositivo desarrollado por el equipo de Lentin en 2015: un dispositivo. Equipado con sensores de fuerza. La caja cerrada del detector tiene alta sensibilidad y puede detectar vibraciones.