El RoboBee, el microbot inspirado en insectos desarrollado por investigadores de la Universidad de Harvard, se ha convertido en el vehículo más ligero que jamás ha logrado un vuelo sostenido sin la ayuda de un cable de alimentación. Después de décadas de trabajo, los investigadores lograron un vuelo sin ataduras al realizar varios cambios importantes en el RoboBee, incluyendo la adición de un segundo par de alas. Ese cambio junto con cambios menos visibles en los actuadores y la relación de transmisión, le dio al RoboBee suficiente impulso para que los investigadores conectaran células solares y un panel electrónico.

En el laboratorio de microrrobótica de Harvard, en una tarde de agosto, décadas de investigación culminaron en un momento de estrés cuando los pequeños, El innovador Robobee hizo su primer vuelo en solitario.

La estudiante de posgrado Elizabeth Farrell Helbling, Doctor. '19, y el becario postdoctoral Noah T. Jafferis de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard (SEAS), la Escuela de Graduados en Artes y Ciencias y el Instituto Wyss de Ingeniería de Inspiración Biológica captaron el momento en cámara.

Helbling, que ha trabajado en el proyecto durante seis años, cuenta regresiva.

"Tres, dos, uno, ir."

Los halógenos brillantes se encendieron y el Robobee de energía solar se lanzó al aire. Por un segundo aterrador el pequeño robot, todavía sin dirección y control a bordo, corrió hacia las luces.

Fuera de cámara Helbling exclamó y cortó la energía. El Robobee cayó muerto del aire atrapado por su arnés de seguridad de Kevlar.

"Eso estuvo muy cerca de mí, Helbling dijo:con una risa nerviosa.

"Subió, "Jafferis, que también ha trabajado en el proyecto durante unos seis años, respondió emocionado desde el monitor de la cámara de alta velocidad donde estaba grabando la prueba.

Y con eso, El Robobee de la Universidad de Harvard alcanzó su último gran hito:convertirse en el vehículo más ligero que jamás haya logrado un vuelo sostenido sin ataduras.

"Este es el resultado de varias décadas de desarrollo, "dijo Robert Wood, Profesor Charles River de Ingeniería y Ciencias Aplicadas en SEAS, Miembro de la facultad principal del Instituto Wyss e investigador principal del proyecto Robobee. "Impulsar el vuelo es algo así como un Catch-22, ya que el equilibrio entre masa y potencia se vuelve extremadamente problemático a pequeñas escalas donde el vuelo es inherentemente ineficiente. No ayuda que incluso las baterías más pequeñas disponibles comercialmente pesen mucho más que el robot. Tenemos desarrolló estrategias para abordar este desafío aumentando la eficiencia del vehículo, creando circuitos de potencia extremadamente ligeros, e integrando células solares de alta eficiencia ".

El hito se describe en Naturaleza .

Para lograr un vuelo sin ataduras, esta última versión del Robobee sufrió varios cambios importantes, incluyendo la adición de un segundo par de alas.

"El cambio de dos a cuatro alas, junto con cambios menos visibles en el actuador y la relación de transmisión, hizo que el vehículo fuera más eficiente, le dio más impulso, y nos permitió poner todo lo que necesitamos a bordo sin usar más energía, "dijo Jafferis.

(La adición de las alas también le valió a este Robobee el apodo de X-Wing, después de los cazas estelares de cuatro alas de Star Wars).

Ese impulso extra sin requisitos de energía adicionales, permitió a los investigadores cortar el cable de alimentación, que ha mantenido al Robobee atado durante casi una década, y conectar células solares y un panel electrónico al vehículo.

Las celdas solares, el más pequeño disponible comercialmente, pesan 10 miligramos cada uno y obtienen 0,76 milivatios por miligramo de energía cuando el sol está en plena intensidad. El Robobee X-Wing necesita el poder de unos tres soles terrestres para volar, haciendo que el vuelo al aire libre esté fuera de su alcance por ahora. En lugar de, los investigadores simulan ese nivel de luz solar en el laboratorio con luces halógenas.

Las células solares están conectadas a un panel electrónico debajo de la abeja, que convierte las señales de bajo voltaje de la matriz solar en señales de excitación de alto voltaje necesarias para controlar los actuadores. Las células solares se encuentran a unos tres centímetros por encima de las alas, para evitar interferencias.

En todo, el vehículo final, con las células solares y la electrónica, pesa 259 miligramos (aproximadamente un cuarto de un clip) y usa aproximadamente 120 milivatios de potencia, que es menos energía de la que se necesitaría para encender una sola bombilla en una cadena de luces LED de Navidad.

"Cuando ves la ingeniería en las películas, si algo no funciona, la gente lo hackea una o dos veces y de repente funciona. La ciencia real no es así ", dijo Helbling." Atacamos este problema de todas las formas posibles para finalmente lograr lo que hicimos. En el final, es bastante emocionante ".

Los investigadores continuarán pirateando con el objetivo de reducir la potencia y agregar control a bordo para permitir que el Robobee vuele afuera.

"Durante la vida de este proyecto, hemos desarrollado secuencialmente soluciones a problemas desafiantes, como construir dispositivos complejos a escalas milimétricas, cómo crear músculos artificiales de alto rendimiento a escala milimétrica, diseños bioinspirados, y sensores novedosos, y estrategias de control de vuelo, ", dijo Wood." Ahora que están surgiendo soluciones de energía, el siguiente paso es el control a bordo. Más allá de estos robots, Estamos entusiasmados de que estas tecnologías subyacentes estén encontrando aplicaciones en otras áreas, como los dispositivos quirúrgicos mínimamente invasivos, sensores portátiles, robots de asistencia, y dispositivos de comunicación háptica, por nombrar solo algunos ".