Un equipo del Laboratorio de Ciencias de la Computación e Inteligencia Artificial (CSAIL) del Massachusetts Institute of Technology (MIT) han desarrollado un pez robótico, hecho de silicona, que puede nadar independientemente junto con peces reales en el océano, cuyo objetivo es documentar de cerca la vida marina. El proyecto cuenta con el apoyo de la National Science Foundation (NSF).
El pez, al que han denominado "SoFi", ya ha sido probado en el centro Rainbow Reef en Fiji, donde nadó a profundidades de más de 50 pies durante 40 minutos, manejando ágilmente las corrientes y tomando fotos y videos de alta resolución usando una lente "ojo de pez" .
Utilizando su cola ondulada y una capacidad única para controlar su propia flotabilidad, "SoFi" puede nadar en línea recta, girar o bucear hacia arriba o hacia abajo. El equipo también utilizó un controlador de Super Nintendo a prueba de agua y desarrolló un sistema de comunicación acústica personalizado que les permitió cambiar la velocidad a "SoFi" y hacer que realice movimientos y giros específicos.
"Hasta donde sabemos, este es el primer pez robótico que puede nadar sin ataduras en tres dimensiones durante largos periodos de tiempo", dice el candidato al doctorado de CSAIL Robert Katzschmann, autor principal del nuevo artículo de revista publicado esta semana en Science Robotics . "Estamos entusiasmados con la posibilidad de poder utilizar un sistema como este para acercarnos a la vida marina de lo que los humanos pueden hacer por sí mismos", añade.
CÓMO FUNCIONA
En contraste con vehículos subacuáticos autónomos (AUV), "SoFi" tiene una configuración mucho más simple y liviana, con una sola cámara, un motor y la misma batería de polímero de litio que se encuentra en los smartphones. Para hacer que el robot nade, el motor bombea agua en dos cámaras parecidas a globos en la cola del pez que funcionan como un conjunto de pistones en un motor. A medida que una cámara se expande, se dobla y flexiona hacia un lado; cuando los actuadores empujan agua al otro canal, éste se dobla y flexiona en la otra dirección.
Estas acciones alternas crean un movimiento de lado a lado que imita el movimiento de un pez real. Al cambiar sus patrones de flujo, el sistema hidráulico permite diferentes maniobras de cola que dan como resultado un rango de velocidades de nado, con una velocidad promedio de aproximadamente la mitad de la longitud corporal por segundo.
"Los autores muestran una serie de logros técnicos en fabricación, potencia y resistencia al agua que permiten que el robot se mueva bajo el agua sin atadura", dice la profesora de biorrobótica en la Escuela de Estudios Avanzados Sant'Anna en Pisa (Italia), Cecilia Laschi. "Un robot como este puede ayudar a explorar el arrecife más de cerca que los robots actuales, porque puede acercarse más de forma segura al arrecife y porque puede ser mejor aceptado por las especies marinas", señala.
PEZ DE SILICONA Y CON COMPONENTES IMPRESOS EN 3D
Toda la mitad posterior de "SoFi" está hecha de caucho de silicona y plástico flexible, y varios componentes están impresos en 3D, incluida la cabeza, que contiene todos los componentes electrónicos. Para reducir la posibilidad de que se filtre agua en la maquinaria, el equipo llenó la cabeza con una pequeña cantidad de aceite para bebés, ya que es un fluido que no se comprimirá por los cambios de presión durante las inmersiones.
De hecho, uno de los mayores desafíos del equipo fue lograr que "SoFi" nadara en diferentes profundidades. El robot tiene dos aletas en su costado que ajustan el paso del pez hacia arriba y hacia abajo. Para ajustar su posición verticalmente, el robot tiene un compartimento de peso ajustable y una "unidad de control de flotabilidad" que puede cambiar su densidad al comprimir y descomprimir el aire.
Tal y como comenta Katzschmann, el equipo desarrolló "SoFi" con el objetivo de ser lo menos disruptivo posible en su entorno, desde el mínimo ruido del motor hasta las emisiones ultrasónicas del sistema de comunicaciones del equipo. "El robot es capaz de realizar observaciones e interacciones cercanas con la vida marina y parece no perturbar a los peces de verdad", dice por su parte la directora de CSAIL, Daniela Rus, que también participó en el estudio.
El equipo estará trabajando en varias mejoras en "SoFi". Katzschmann planea aumentar la velocidad de los peces mejorando el sistema de bombeo y modificando el diseño de su cuerpo y cola, así como usar pronto la cámara incorporada para permitir que "SoFi" siga automáticamente peces reales, y construir "SoFis" adicionales para que los biólogos estudien cómo los peces responden a los diferentes cambios en su entorno.
"Vemos SoFi como un primer paso para desarrollar casi un tipo de observatorio submarino", dice Rus. "Tiene el potencial de ser un nuevo tipo de herramienta para la exploración del océano y abrir nuevas vías para descubrir los misterios de la vida marina".
jpe