Investigadores de la Universidad de Tampere en Finlandia y la Universidad de Pittsburgh en Estados Unidos han desarrollado un pequeño robot que imita la danza aérea de las semillas de arce que caen. En el futuro, este robot podrá utilizarse para el seguimiento ambiental en tiempo real o para la entrega de pequeñas muestras incluso en terrenos inaccesibles como desiertos, montañas o rocas o mares abiertos. Esta tecnología podría cambiar las reglas del juego en áreas como la búsqueda y el rescate, los estudios de especies en peligro de extinción o el monitoreo de infraestructuras.
En la Universidad de Tampere, el profesor Hao Zheng y el investigador doctoral Jian Feng Yang trabajan en la interfaz entre la física, la mecánica blanda y la ingeniería de materiales en su grupo de investigación Light Robots. Se han inspirado en la naturaleza para diseñar estructuras deslizantes poliméricas que pueden controlarse mediante luz.
Ahora, Zeng y Yang, junto con el profesor M. Ravi Shankar de la Escuela de Ingeniería Swanson de la Universidad de Pittsburgh, han utilizado materiales inteligentes impulsados por luz para controlar el modo de deslizamiento de una semilla de arce artificial. En la naturaleza, los arces se propagan a nuevos lugares de crecimiento con la ayuda de plumas voladoras en su samara o frutos secos. Las alas ayudan a que la semilla gire mientras cae, permitiéndole deslizarse con una ligera brisa. La disposición de estas alas define su trayectoria de planeo.
Según los investigadores, la semilla de arce sintética se puede controlar activamente mediante luz, donde su dispersión en el aire se puede manipular activamente para lograr una variedad de trayectorias de deslizamiento. En el futuro, también podría equiparse con varios microsensores para el control medioambiental o utilizarse, por ejemplo, para entregar pequeñas muestras de suelo.
Un robot de alta tecnología supera a la semilla natural en adaptación.
Los investigadores se inspiraron en la variedad de semillas planeadoras de los árboles finlandeses, cada una de las cuales exhibe un patrón de vuelo único y fascinante. Su principal pregunta era si la estructura de estas semillas podría recrearse utilizando materiales sintéticos para lograr una belleza aérea similar controlada por la luz.
“Pequeños robots controlados por luz diseñados para ser liberados a la atmósfera, utilizando vuelo pasivo para dispersarse ampliamente interactuando con el flujo de aire circundante. Concentraciones de metales pesados”, explica Yang.
Inspirándose en el arce sámara natural, el equipo creó un elastómero de cristal líquido deformable por luz a base de azobenceno que sufre deformación fotoquímica reversible para ajustar las propiedades aerodinámicas.
“Las semillas de arce sintéticas superan a sus contrapartes naturales en velocidades terminales ajustables, velocidades de rotación y posiciones flotantes, que giran por sí solas a largas distancias con la ayuda del viento”, dice Zeng.
A principios de 2023, Zeng y Yang lanzaron su primer minirobot con forma de semilla de diente de león dentro del proyecto Flying Arrow Robot basado en Light Responsive Material Assembly – FAIRY. El proyecto, apoyado por el Consejo de Investigación de Finlandia, comenzó en septiembre de 2021 y continuará hasta agosto de 2026.
“Ya sean semillas, bacterias o insectos, la naturaleza les proporciona patrones inteligentes para moverse, alimentarse y reproducirse. A menudo, esto se logra a través de un diseño mecánico simple, pero notablemente funcional”, dijo Shankar Tells.
“Gracias a los avances en materiales fotosensibles, podemos controlar el comportamiento mecánico a un nivel casi molecular. Ahora tenemos la capacidad de construir microrobots, drones y sondas que no sólo pueden llegar a áreas inaccesibles sino que también pueden proporcionar información crítica. También puede ser un punto de inflexión para el usuario, como búsqueda y rescate, estudios de especies invasoras o en peligro de extinción, o monitoreo de infraestructura”.
