Los robots pueden servir pizza, explorar planetas alienígenas, nadar como pulpos y medusas, imitar a los humanos e incluso realizar cirugías. Pero, ¿pueden caminar sobre el agua?
El Rhagobot no es lo primero que se piensa al mencionar un robot. Inspirado en Rhagovelia, insectos semiacuáticos conocidos como “bugs de ondas”, estos pequeños robots pueden deslizarse sobre corrientes rápidas gracias a la robotización de una adaptación evolutiva.
Los Rhagovelia (a diferencia de otras especies de zancudos) tienen apéndices en forma de abanico en las extremidades de sus patas medias que se abren y cierran pasivamente según el movimiento del agua debajo de ellos. Esto les permite deslizarse sin esfuerzo sobre la superficie del agua. El biólogo Victor Ortega-Jimenez de la Universidad de California, Berkeley, se sintió intrigado por cómo estos diminutos insectos pueden acelerar y realizar giros rápidos, casi como si volaran sobre una superficie líquida.
“El abanico de Rhagovelia sirve como un inspirador modelo para desarrollar hélices artificiales auto-morficas, proporcionando información sobre su forma y función biológicas”, afirmó en un estudio publicado recientemente en Science. “Tales configuraciones son en gran medida inexploradas en robots semiacuáticos”.
Adaptación sorprendente
Ortega-Jimenez tardó cinco años en descubrir cómo se mueven estos insectos. Aunque se pensaba que los abanicos de las patas de Rhagovelia se adaptaban gracias a la acción muscular, él encontró que los apéndices se ajustan automáticamente a la tensión superficial y las fuerzas elásticas debajo de ellos, abriéndose y cerrándose pasivamente diez veces más rápido que un parpadeo. Se expanden inmediatamente al entrar en contacto con el agua y cambian de forma dependiendo del flujo.
Al cubrir una extensa área de superficie en relación a su tamaño y mantener su forma al mover las patas, los abanicos de Rhagovelia generan una gran cantidad de propulsión. Además, cumplen una doble función. A pesar de ser lo suficientemente rígidos para resistir la deformación al extenderse, los abanicos son lo suficientemente flexibles para plegarse fácilmente, adhiriéndose a la garra superior para no obstaculizar al animal cuando está fuera del agua. También ayuda que los insectos tengan patas hidrofóbicas que repelen el agua que de otro modo podría pesarlos.
Ortega-Jimenez y su equipo de investigación observaron los abanicos de las patas utilizando un microscopio electrónico de barrido. Si iban a crear un robot basado en los bugs de ondas, necesitaban conocer la estructura exacta que buscaban. Tras experimentar con abanicos cilíndricos, los investigadores descubrieron que los abanicos de Rhagovelia son en realidad estructuras compuestas por muchas púas planas con barbulillas, algo que se desconocía anteriormente.
Los investigadores también observaron que los zancudos producen vórtices con cada golpe mientras avanzan sobre la superficie del agua, que son similares a las estelas que dejan las alas al volar. Su propulsión por las patas también genera olas. Conociendo esto, los investigadores intentaron replicarlo.
Nueva era en robótica
Este es un nuevo horizonte para la robótica. Los robots anfibios existentes a menudo utilizan almohadillas voluminosas, similares a remos, para generar empuje, aunque algunos modelos más pequeños emplean patas hidrofóbicas delgadas inspiradas en otra especie de zancudo. Las patas delgadas reducen la tensión superficial que puede ralentizarlos, pero aún sufren de un impulso limitado.
El Rhagobot fue la versión de Ortega-Jimenez de este insecto ya avanzado tecnológicamente. Después de estudiar de cerca la estructura y función de las patas y abanicos de Rhagovelia, él y su equipo crearon versiones artificiales que también estaban diseñadas para transformarse al estar expuestas al agua. Estas se unieron a las patas medias del Rhagobot. Al igual que su inspiración, los abanicos se expanden inmediatamente al sumergirse en el agua y se cierran nuevamente una vez fuera. No se necesita una fuente de energía adicional, ya que la transformación de los abanicos está determinada por el movimiento y la velocidad del agua.
El equipo quería ver si sus abanicos artificiales le darían una ventaja al Rhagobot. Construyeron un robot alternativo, modelado a partir de otra especie de zancudo que se impulsa utilizando la tensión superficial, y lo enfrentaron al Rhagobot. Ambos recibieron la misma cantidad de energía, pero el Rhagobot pudo recorrer más distancia y realizar giros más rápidos y agudos que su competidor debido a que los abanicos le proporcionaron una ventaja.
“El empuje inducido por el abanico aumentó la velocidad hacia adelante y permitió un frenado rápido también”, dijo Ortega-Jimenez, añadiendo que “La capacidad de colapsar el abanico también redujo notablemente la energía requerida para que el robot levantara la pata del agua”.
En el futuro, el Rhagobot podría enfrentar aguas turbulentas como parte de sistemas de monitoreo ambiental, y los investigadores están entusiasmados con el potencial de que enjambres de estos robots puedan ayudar en misiones de búsqueda y rescate durante tormentas e inundaciones, aunque agregar el peso de sensores y energía será un desafío significativo. Podría incluso explorar lugares más allá de la Tierra, como los océanos de metano de la luna Titán de Saturno. Si Rhagovelia ha demostrado algo, es que incluso las criaturas más pequeñas pueden inspirar grandes avances, ya sea sobre el agua o en cualquier otro lugar.
Ciencia, 2025. DOI: 10.1126/science.adv2792
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