Un robot que vuela como un pájaro, el SmartBird

El vuelo de las aves, descifrado. En 2011, el equipo de investigación de la empresa Festo ha conseguido revelar el misterio del vuelo de las aves. El objetivo de la investigación es hacer un uso eficiente y óptimo del flujo de aire para la tecnología de automatización. Hoy se ha realizado la presentación en Expoquimia del Smartbird, el último desarrollo biónico y ejemplo de eficiencia energética.

La exhibición práctica ha tenido lugar esta mañana en el recinto ferial de Gran Vía (Barcelona). Con el SmartBird, Festo ha logrado descifrar el vuelo de las aves, consiguiendo así un gran avance en la tecnología de automatización. Con más de un 7 % del total de sus ventas invertido en I+D+i, Festo está marcando las tendencias futuras en campos como la automatización segura, control remoto, diagnóstico en línea, soluciones mecatrónicas, eficiencia energética y construcción ligera.

SmartBird: la fascinación por el vuelo de las aves
Uno de los sueños más antiguos de la humanidad es el poder volar como un pájaro -para moverse libremente a través del aire en todas las dimensiones y observar el mundo a “vista de pájaro” desde la distancia-. No menos fascinante es el vuelo de las aves en sí. Las aves logran elevarse y permanecer en el aire usando solo la fuerza muscular de sus alas, con las que generan el impulso necesario para superar la resistencia del aire y poner sus cuerpos en movimiento -sin ningún tipo de “componentes” de giro-.

La naturaleza ha logrado ingeniosamente la integración funcional de la elevación y la propulsión. Las aves miden, controlan y regulan su movimiento a través del aire de forma continua y totalmente autónoma para, simplemente, sobrevivir. Para ello utilizan sus órganos sensoriales.

Por todo ello, el vuelo de las aves ha estado rodeado durante mucho tiempo de un gran misterio. Muchos científicos fallaron en sus intentos de comprender cómo vuelan las aves, y este secreto ha seguido estando sin resolver hasta ahora. En 2011, el equipo de investigación de la empresa Festo ha conseguido revelar el misterio del vuelo de las aves. La clave para su comprensión está en un movimiento único, que diferencia al SmartBird de todas las anteriores construcciones mecánicas de alas en movimiento y que permite que el prototipo despegue, vuele y aterrice de manera autónoma.

SmartBird vuela, planea y navega a través del aire al igual que su modelo natural –la gaviota argéntea– sin mecanismos adicionales de impulso. Sus alas no solo baten hacia arriba y hacia abajo, sino que realizan torsiones en ángulos específicos. Esto se hace posible gracias a una unidad articulada de torsión activa, la cual, en combinación con un complejo sistema de control, permite una eficiencia sin precedentes en la operación de vuelo. De esta forma, Festo ha logrado, por primera vez, crear una adaptación técnica eficiente en cuanto a energía de la naturaleza.

Al desarrollar el modelo, los ingenieros se apoyaron en la riqueza de sus experiencias en innovaciones. La experiencia ganada con los proyectos de Aprendizaje Biónico AirRay y AirPenguin se incorporó en la creación de SmartBird. La fascinación por construir un ave artificial que pudiera despegar, volar y aterrizar solamente con sus alas proporcionó la fuente de inspiración al equipo de desarrollo: como compañía global en neumática, la maestría de Festo en el campo del flujo de aire no tiene igual. En el diseño y producción de las últimas generaciones de cilindros y válvulas, el objetivo es hacer un uso eficiente y óptimo del flujo de aire para la tecnología de automatización.

Una característica inusual del SmartBird es la torsión activa de sus alas y el hecho de que prescinde del empleo de otros dispositivos de elevación. El objetivo del proyecto SmartBird era lograr una estructura que fuera eficiente en cuanto a consumo de energía y recursos. Y, además, con un peso mínimo junto con una integración funcional de la propulsión y la elevación en las alas y una unidad de control de vuelo en la cola.

Otros requisitos eran una excelente aerodinámica, una alta densidad de la potencia para la propulsión y una agilidad máxima para el aparato de vuelo. El resultado es un sistema global biomecatrónico inteligente.

En la práctica, el sistema opera, sobre todo, de una manera eficiente con respecto a la energía: la propulsión y la elevación, como previsto, se logran únicamente batiendo las alas y tienen un requerimiento de energía de solamente 23 vatios.

SmartBird pesa en total alrededor de 450 gramos y tiene una envergadura de dos metros. Las mediciones demostraron un factor de eficiencia electromecánica de alrededor del 45 % y una eficiencia aerodinámica de hasta un 80 %. De esta forma, SmartBird es un ejemplo magnífico de integración funcional y diseño ultraligero y eficiente en cuanto a recursos, y demuestra un uso óptimo del fenómeno de flujo de aire. Así, proporcionará importantes impulsos para una mayor optimización de las generaciones futuras de cilindros y válvulas.

La electrónica embarcada asegura un control preciso de las alas. Además, los parámetros de control de torsión pueden ajustarse y así optimizarse durante el vuelo en tiempo real. La secuencia de aleteo y torsión se controla en milisegundos y proporciona un óptimo flujo de aire alrededor de las alas. El modelo de vuelo SmartBird no tiene piezas giratorias en la parte exterior, por lo tanto, no puede causar lesiones. Persigue una mayor aproximación que ya jugó un papel fundamental en el desarrollo del Asistente Biónico para Manipulación: la interacción hombre-máquina.

Esta característica, tanto de Asistente Biónico para Manipulación y el SmartBird, no supone ningún riesgo para el operador humano. SmartBird se une así a la lista de tecnologías orientadas al futuro de Festo que esperan encontrar una aplicación práctica. Los usos posibles abarcan desde generadores por golpe de ala en el sector de la energía, hasta actuadores para la automatización de procesos.

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