El vuelo del pájaro robot

Los ornitópteros (drones que baten alas) presentan dificultades para mantenerse en una ruta predefinida, debido a que su dinámica es compleja y su velocidad difícil de controlar.


Para solucionar este problema, el equipo de Franck Ruffier, director de investigación del CNRS en el Instituto de las Ciencias del Movimiento - Etienne-Jules Marey (ISM - Aix-Marseille Université/CNRS), que incluye a Abdoullah Ndoye, doctorando en el laboratorio de Grenoble Imagen, Habla, Señal, Automática (GIPSA-lab - CNRS/Université Grenoble Alpes), ha hecho uso de un campo de vectores que logra reconducir consistentemente al pájaro mecánico de vuelta al "camino correcto".

Sus investigaciones, publicadas en la conferencia IEEE International Conference on Robotics and Automation (IEEE ICRA), demuestran que tensando y aflojando sus alas, el robot denominado MetaFly, es capaz de encontrar su ruta.

La idea de una máquina voladora ha fascinado a muchas generaciones, desde los bocetos de Leonardo da Vinci en el siglo XV hasta los modelos a escala de Alphonse Penaud, inventor y teórico de la aviación en el siglo XIX. Hoy en día, se comercializan pequeños ornitópteros como el pájaro MetaFly, creado por la empresa marsellesa XTIM-BionicBird. Este dispositivo tan solo pesa 10 gramos y cuenta con dos accionadores: uno en la parte frontal para controlar la frecuencia de batido de alas, que oscila entre 10 y 20 Hz, y otro en la parte trasera que regula la dirección.



Para dirigirse, el robot estira un ala mientras relaja simultáneamente la opuesta y gira su timón hacia el lado del ala extendida. Estos movimientos hacen que "el pájaro ruede" hacia un lado, ejecutando un viraje inclinado. De este modo, el robot puede cambiar de dirección y girar según el campo vectorial (imagen inferior) que lo guía para recuperar su rumbo.

En este estudio, el robot es guiado en dirección (hacia la cual apunta) por un campo vectorial, lo cual le permite seguir trayectorias con gran precisión, incluso cuando las condiciones iniciales no son ideales, siempre y cuando conozca su posición e inclinación. Los investigadores han demostrado que el pájaro robótico puede seguir círculos de distintos diámetros, así como recorridos en forma de ocho.

Actualmente, para medir la posición y la inclinación de Metafly, los científicos emplean cámaras externas. Están trabajando en el uso de sensores incorporados para realizar estas mediciones, lo que mejorará el rendimiento del pájaro mecánico y lo hará más autónomo.

Este estudio abre camino a múltiples aplicaciones potenciales tales como la vigilancia ambiental, misiones de búsqueda y rescate, o la exploración de zonas de difícil acceso.

Publicaciones

Ndoye, A., de Jesus Castillo-Zamora, J., Laki, S. S., Miot, R., van Ruymbeke, E., & Ruffier, F. (2023).
Rastreo de Trajectoria Ayudado por Campo de Vectores de un Vehículo Aéreo de Alas Batientes de 10 gramos.
2023 IEEE Int. Conf. Robot. Autom. (ICRA 2023), 29 de mayo - 2 de junio de 2023, Londres, Reino Unido.
Datos experimentales para el Rastreo de Trajectoria Ayudado por Campo de Vectores realizado por un Vehículo Aéreo Micro de Alas Batientes de 10 gramos

Fuente: CNRS INS2I