Aerodinámica

¿Es un pájaro? ¿Es un avión? ¡Es una paloma robot!

Un equipo de investigadores descubre cómo se mueven las plumas de las aves en vuelo gracias al diseño de un robot que mueve sus alas como las palomas.

¿Es un pájaro? ¿Es un avión? ¡Es una paloma robot!
¿Es un pájaro? ¿Es un avión? ¡Es una paloma robot! Lentink Lab / Stanford University

El sueño de imitar el vuelo de las aves se remonta a los tiempos de Leonardo, quien en su Códice sobre el vuelo de los pájaros, de 1505, ya se preguntaba cómo influían las posiciones de las plumas a la hora de mantenerse en el aire. Han pasado 500 años y estudiar con detalle las sutilezas del vuelo sigue siendo un reto, debido a la dificultad de observar sus movimientos en animales vivos. Un equipo de investigadores ha conseguido comprender mejor lo que sucede mediante una ingeniosa solución: diseñar un robot volador que se mueve como una paloma.

En un par de trabajos publicado respectivamente en la revistas Science y Science Robotics, los equipos de Laura Matloff yEric Chang afrontaron el desafío de comprender cómo mueven las palomas sus músculos y articulaciones para expandir las plumas o juntarlas cuando lo necesitan. El primer paso de Chang y su equipo fue estudiar meticulosamente la anatomía de las palomas en ejemplares muertos y diseñar posteriormente un robot volador con plumas naturales y articulaciones artificiales, al que bautizaron como “PigeonBot”. Lo interesante es que mediante este robot los científicos podían probar diferentes estrategias y mover alternativamente el músculo del dedo o la muñeca en vuelo, algo para lo que sería muy difícil entrenar a un animal.

Una vez resuelto los problemas técnicos, el equipo de Matloff estudió cómo se las apañan las aves para abrir las plumas y que se mantengan en la posición deseada sin generar huecos durante el vuelo y luego vuelvan a retraerse al tomar tierra. Y lo que vieron, mediante microscopio de rayos X, es que las plumas disponen de unos miniganchos que se acoplan en posición extendida y se desenganchan cuando acaba la maniobra. Es decir, que las plumas se comportan como una especie de velcro natural que permite una amplia versatilidad de movimientos. Como curiosidad, este mecanismo es bastante ruidoso y no se ha encontrado en animales que deben ser silenciosos para cazar, como las lechuzas.

En líneas generales, y tras estudiar también las estructuras de las alas y las plumas en el túnel de viento, los autores de ambos estudios han determinado la manera en que los movimientos de la muñeca y el dedo de las palomas les permite un control fino de la sustentación en el aire, lo que pudieron reproducir en la paloma robótica. Este “velcro direccional”, concluyen los autores, podría ser explorado para aplicaciones aeroespaciales, como el diseño de nuevos sistemas de vuelo.

Referencias: Soft biohybrid morphing wings with feathers underactuated by wrist and finger motion (Science Robotics) | How flight feathers stick together to form a continuous morphing wing (Science)

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