Emmanuelle Pouydebat - 60 inventos que nos cambiaron la vida

Y ese es el objetivo del proyecto Remanta que, bajo la égida del Ministerio de Defensa de Francia, intenta realizar, desde hace unos quince años, un robot libélula de 15 cm y 20 g. (3) El objetivo original de ese proyecto reside en la reproducción de la deformación vibratoria del tórax de la libélula: la misma deformación que hace batir sus alas a alta frecuencia con un mínimo de energía. Ese trabajo muestra de un modo fascinante que un insecto de ese tamaño, al igual que el microdrón, se apoya en los torbellinos aéreos para propulsarse o mantenerse en vuelo estacionario. Otro desafío importante: inventar los sensores del futuro, que permitirán que un microdrón detecte cualquier obstáculo, especialmente encontrando la velocidad de desplazamiento y equilibrándola, como lo hacen una mosca o una libélula con sus ojos para controlar trayectoria y altitud. Esperemos que este proyecto se pueda realizar. A la bioinspiración francesa, que durante mucho tiempo sufrió una especie de compartimentación de las disciplinas, a veces le cuesta encontrar financiación…

Pero hay un proyecto que se llevó a cabo. Los insectos gozan de una percepción excepcional de su ambiente, que les permite evitar los obstáculos a pesar de su alta velocidad de desplazamiento. No se necesitaba más para inspirar a los investigadores. Imaginemos un dron capaz de volar según el relieve, un dron capaz de evitar los obstáculos sin medida de velocidad o de altitud. Algunos investigadores franceses no solo lo imaginaron, sino que lo hicieron. Especialistas en biorrobótica crearon el primer robot que vuela eficazmente sobre un terreno accidentado sin acelerómetro, gracias a un ojo bioinspirado. (4) Les presento a BeeRotor, inspirado, entre otras cosas, en los ojos de las abejas. Este robot de alrededor de 50 cm puede desplazarse dentro de un túnel sin chocar con obstáculos verticales, ni con las paredes desiguales y en movimiento. Evita perfectamente los obstáculos sin acelerómetro. Pero todas las aeronaves, desde el “simple” dron hasta un cohete, pasando por un avión, están provistas de acelerómetros que les proveen datos indispensables, en especial la dirección del centro de la Tierra, para estabilizarse. Sin embargo, los insectos voladores se desplazan sin ese instrumento, como BeeRotor. En efecto, para realizar esta clase de navegación, regula su velocidad y utiliza sus sensores de flujo ópticos inspirados en la visión de las abejas, que utilizan el desfile del paisaje para desplazarse y no la dirección de la gravedad, como lo permite un acelerómetro. Precisamente, desplazarse a pesar de los obstáculos sin acelerómetro abre diversas perspectivas más allá de BeeRotor, en particular en la robótica miniaturizada. Los acelerómetros son pesados y no muy convenientes para los pequeños robots muy útiles para la inspección de pequeños espacios, como las tuberías e incluso en el marco de misiones espaciales que necesitan transportar dispositivos livianos y para los cuales los sensores de flujo óptico podrían ser muy apropiados. (5)

Las pulgas ( Siphonaptera )… Estos pequeños insectos miden entre 1 y 8 mm de largo y son muy conocidos por sus piezas bucales conformadas en un aparato perforador-chupador. Estos animales, de los que hay casi 2500 especies, son largos y están particularmente adaptados al salto, sobre todo gracias a una estructura quitinosa flexible y resistente, en la que se fijan poderosos músculos. Además, entre sus patas traseras y su tórax hay una masa de resilina, una proteína elástica que actúa como un vigoroso resorte y, al parecer, es más eficaz que el polibutadieno, uno de los mejores cauchos sintéticos del mundo. De este modo, se transmiten fuerzas muy importantes en el suelo. (6) ¿Resultado? Estas adaptaciones les permiten a algunas pulgas saltar hasta 34 cm de altura, es decir, 340 veces su propio tamaño, con una aceleración de 140 g, ¡cuando un piloto de caza soporta difícilmente más de 6 g! Y hay más: ¡la pulga de la rata ( Xenopsylla cheopis ) puede ser propulsada incluso hasta 450 km/h! (7) Si se trasladan estos datos a la escala humana, la pulga saltaría dos torres Eiffel apiladas. La proeza no termina aquí, porque cuando se salta tan alto, hay que saber aterrizar. Es fácil para las pulgas que, por suerte, poseen pequeños airbags o “sacos aéreos” en las patas, que se inflan como globos. Una vez que la pista de aterrizaje está en la línea de mira, las pulgas reducen la velocidad y usan sus pelos como sensores, para informarse de todo desplazamiento de aire y, por lo tanto, sobre la posición de su presa. Calculan así con precisión la trayectoria de su salto.

Por supuesto, estas proezas no podían dejar indiferente al mundo y han inspirado un invento magnífico: un robot saltarín telecomandado, el Sand Flea o “pulga de playa”. Este pequeño robot de 5 kg como máximo y dotado de un actuador a pistón lleva a cabo misiones de reconocimiento realizando no menos de 25 saltos seguidos sin impulso. Lo hace sin necesidad de ser recargado, y con una altura y una inclinación regulables a distancia. Lleva una cámara, estabilizada gracias a un giróscopo, que capta imágenes claras en pleno salto, que son retransmitidas una vez que el robot se encuentra sobre el techo, del otro lado de una pared o de un edificio. Una bioinspiración adicional: la pulga de la playa es resistente al agua, a la arena, a la sal e incluso al aceite. También soporta una gran amplitud de temperatura (de -15 °C a +45 °C). Imaginemos las aplicaciones concretas de este invento, de este pequeño espía, tanto en el terreno de la defensa militar, como en las intervenciones de riesgo en lugares que se vuelven peligrosos después de un terremoto o un tsunami, o en un medio contaminado como consecuencia de una catástrofe nuclear o incluso una zona de riesgo en el marco de un atentado, por ejemplo. Este pequeño robot también podría emplearse para explorar otros planetas. Por último, las propiedades de la resilina no han revelado aún todos sus secretos: podría tener incluso aplicaciones en el cuerpo médico, en particular para la reeducación de pacientes tetrapléjicos y otros discapacitados motrices. Una fuente de inspiración y de aplicaciones inagotables…

Para alimentarse y extraer gusanos de los troncos de los árboles y también para comunicarse, los carpinteros verdes ( Picus viridis ) golpean los troncos con sus picos y, por lo tanto, con sus cabezas, más de 12.000 veces por día. Su cabeza golpea a una velocidad de 6 a 7 m/s y, en el momento del impacto, su pico pasa en pocos microsegundos de 25 km/h a 0 km/h, con una colosal desaceleración (1000 g, es decir, 1000 veces la fuerza de gravedad que se siente en la Tierra). ¿Cómo hacen esos pájaros para soportar tantos impactos? ¿Cómo no altera eso su cerebro?

Pues bien: al estudiar la evolución de las fuerzas de presión intracraneanas ejercidas después del impacto en el pico picapinos ( Dendrocopos major ), un pájaro parecido al carpintero verde, se observa que esas fuerzas se ejercen fundamentalmente en la base del pico. Al parecer, el impacto se propaga a lo largo del pico, en su parte inferior, y el choque se absorbe en la base del pico. Este fenómeno limita ya los impactos al nivel del cráneo. Además, los huesos del cráneo de los carpinteros verdes, frontales y posteriores, son particularmente esponjosos: una propiedad que les permite absorber las vibraciones. (8) Además de un hueso hioides adaptado, el pico superior del pico picapinos es más corto que su pico inferior, una diferencia que limitaría las presiones mecánicas sufridas en el momento del impacto: el pico inferior toca primero y lleva al pico superior a deformarse hacia arriba. De este modo, la energía del impacto se absorbe mejor. El pico permite así resistencia, reparto de las presiones, flexibilidad y también rigidez. Estas particularidades podrían inspirar sin duda a los creadores para fabricar cascos resistentes a los choques y eficaces para prevenir los traumatismos craneales de ciclistas, motociclistas, jugadores de fútbol americano, obreros de la construcción, etc. Uno de ellos creó una estructura sobre la base de cartón corrugado. Al agregarle una solución hidrófuga (y por lo tanto impermeable), ese casco bioinspirado parece ser bastante eficaz en términos de absorción de choques. Por último, es evidente que la concepción de cascos más eficaces para los motociclistas y otros apenas está en sus comienzos, si se considera la complejidad que representa la concepción del nivel excepcional de resistencia de estos pájaros.