Alas tomadas de la naturaleza

Artículo del 29 de marzo de 2018 

Technik in 60 Sekunden - Fliegen

Volar es uno de los sueños más antiguos de la humanidad. Por ello, desde siempre hemos observado fascinados el mundo animal, que nos muestra de diferentes maneras cómo se vuela. En la Bionic Learning Network, también es un tema recurrente. Con universidades, institutos de investigación y empresas tecnológicas, Festo crea desde hace años prototipos con principios técnicos inspirados en la naturaleza.

Primero, nuestros expertos en biónica estudiaron las aletas de la mantarraya. Si bien este animal vive en el agua, sus grandes aletas pectorales se mueven arriba y abajo al nadar como si fueran alas. En 2007, transferimos este principio al Air_ray. Gracias a su ligera estructura, a la fuerza ascensional del helio y al accionamiento de las alas batientes con Fin Ray Effect®, el Air_ray se mueve por el aire igual que su modelo natural por el agua. En un concepto similar se basan también los AirPengiuns de 2009. Su técnica de vuelo se parece mucho a la técnica de nado de sus modelos naturales. Sus alas tienen una torsión pasiva y permiten generar una propulsión tanto hacia delante como hacia atrás.

Del agua al aire

Basándonos en estos proyectos, en 2011 conseguimos descifrar la técnica de vuelo de los pájaros y presentar el SmartBird. Inspirado en la gaviota argéntea, este portador de tecnología biónica puede despegar, volar y aterrizar de forma autónoma sin un mecanismo de propulsión adicional. Sus alas no solo se mueven de arriba abajo, sino que también pueden girar en ángulos específicos. Esto es posible gracias a una unidad articulada de torsión activa que, junto con un complejo sistema de control, alcanza un rendimiento sin precedentes en la operación de vuelo.

BionicOpter: el arte de volar de la libélula

Un modo aún más complejo de volar es el que se observa en la libélula. Su técnica de vuelo es única: puede ejecutar maniobras en cualquier sentido, mantenerse en el aire sin moverse y planear sin batir las alas. Gracias a su capacidad de mover ambos pares de alas de forma independiente, puede frenar de forma abrupta y girar, acelerar rápidamente e incluso volar hacia atrás. Con el BionicOpter, en 2013 nuestro equipo de expertos en biónica logró aplicar técnicamente estas características altamente complejas a un objeto volador ultraligero. Por primera vez, un modelo domina más estados de vuelo que un helicóptero, un avión motorizado y un planeador juntos. Mediante el control de la frecuencia de aleteo y de giro de cada una de las alas, se puede ajustar de forma individual el sentido y la fuerza de empuje de las cuatro por separado. De esta manera, esta libélula controlada a distancia puede ejecutar casi cualquier maniobra de vuelo.

eMotionButterflies: vuelo colectivo

En 2015, Festo perfeccionó la construcción con materiales ligeros y la miniaturización con las eMotionButterflies: cada una de estas mariposas biónicas pesa solo 32 gramos. Para replicar el máximo posible el vuelo de su modelo natural, las eMotionButterflies disponen de una electrónica de a bordo integrada en gran escala que puede controlar las alas de forma precisa e individual y moverlas rápidamente. Las diez cámaras instaladas en la estancia captan las mariposas a través de sus marcadores de infrarrojos y trasladan los datos de posición a un ordenador central que coordina las mariposas desde fuera.

BionicFlyingFox
BionicFlyingFox: durante el vuelo, un ordenador central compara la trayectoria teórica del murciélago artificial con la real y, mediante aprendizaje automático, este la adapta cada vez mejor.

BionicFlyingFox: vuelo semiautónomo

Nuestros expertos en biónica han seguido perfeccionando esta conexión inteligente y, en la feria de Hanóver de 2018, presentarán el BionicFlyingFox, que vuela incluso de forma semiautónoma. Esto es posible gracias a la combinación de un sistema electrónico a bordo y un sistema de cámaras externo. De esta forma, el murciélago artificial vuela por el aire con una envergadura de 2,28 metros. Desde las puntas de los dedos hasta los pies de este murciélago artificial tiene tensada una piel elástica y hermética. Esta membrana desarrollada especialmente para el proyecto consta de un tejido de malla de elastano y de láminas soldadas de forma puntual. Gracias a esta estructura en forma de panal, el BionicFlyingFox puede volar, incluso si se estropea ligeramente el tejido biónico.

Aunque el vuelo de los animales de la naturaleza es muy diferente entre sí, los mayores retos para trasladarlo a la técnica radican siempre en la construcción ligera y en la integración de funciones. En el BionicFlyingFox, todos los puntos articulados de su cinemática sometida a gran carga están al mismo nivel, de manera que toda el ala se puede plegar como una tijera. Con él, Festo ya ha descifrado todos los tipos de vuelo del mundo animal. Sin embargo, la naturaleza aún ofrece muchas otras soluciones únicas que seguirán inspirando al equipo de expertos biónicos para desarrollar nuevas soluciones técnicas.

Si quiere contemplar el vuelo del BionicFlyingFox, visite el puesto de Festo en la feria de Hanóver del 23 al 27 de abril de 2018.