RobDact es el nombre que recibe el nuevo submarino biónico, inspirado en el Dactylopteridae, conocido popularmente como el pez mariposa. Se ha probado con éxito por sus creadores: un equipo de científicos del Instituto de Tecnología de Pekín.
Como explican en su estudio que difunde Cyborg and Bionic Systems, llevaron a cabo el modelado hidrodinámico y la identificación de parámetros de este ingenio, basándose en la dinámica de fluidos computacional (CFD) y el experimento de medición de fuerza.
A través de simulaciones de CFD, los investigadores consiguieron la fuerza hidrodinámica de RobDact a diferentes velocidades. Posteriormente, identificaron los parámetros del modelo hidrodinámico. Asimismo, la plataforma de medición fue diseñada para obtener la relación entre el empuje generado por este ingenio y los parámetros de fluctuación de entrada.
Son bien conocidas las distintas aplicaciones industriales de estos robots, entre ellos el mapeo de los fondos marinos. La mayoría de ellos se impulsan gracias a una hélice, que es eficaz para navegar en aguas abiertas a una velocidad estable. Sin embargo, los robots submarinos a menudo necesitan poder moverse o flotar a baja velocidad en aguas turbulentas, mientras realizan una tarea específica.
Es difícil que la hélice mueva el robot en estas condiciones. Otro factor negativo, cuando un robot submarino se mueve a baja velocidad en aguas inestables que fluyen, es el movimiento de contracción de la hélice. Esta contracción genera pulsos de fluido impredecibles que reducen la eficacia del robot.
En los últimos años, los investigadores han trabajado para crear robots submarinos que imitan a los seres vivos. Estos vehículos biónicos se mueven por el agua de forma similar a como se mueven los peces o las mantarrayas. En comparación con los vehículos de propulsión submarina tradicionales, estos ingenios subacuáticos biónicos funcionan de manera más eficaz en el agua.
Vehículo submarino biónico
Para controlar adecuadamente el robot, los investigadores necesitan un modelo hidrodinámico más preciso. Crear este modelo suele ser muy complejo. Además, el entorno submarino real es variable y difícil de predecir, por lo que los parámetros del modelo pueden cambiar al hacerlo el entorno.
Con este fin, se apoyaron en la dinámica de fluidos computacional para crear modelos hidrodinámicos. Sin embargo, los modelos creados solo con dinámica de fluidos computacional no son tan precisos y prácticos como deberían ser.
“Para hacer que el modelo hidrodinámico sea más preciso y práctico, combinamos la dinámica de fluidos computacional y un experimento de medición de fuerza”, matiza Rui Wang, del equipo.
Usando dinámica de fluidos computacional, los investigadores identificaron los parámetros en el modelo hidrodinámico. Luego, desarrollaron una plataforma de medición de fuerza, para obtener la fuerza generada por RobDact. Con este proceso, consiguieron tanto la fuerza perturbadora como la generada por el robot en cualquier entorno complejo.
«Esto podría ayudarnos a tener una mejor comprensión del estado de movimiento del submarino biónico y controlarlo con mayor precisión», matiza Qiyuan Cao, miembro del equipo.
Con su experimento, el equipo pudo determinar la fuerza hidrodinámica del RobDact a diferentes velocidades. La plataforma de medición de fuerza que desarrollaron les permitió medir la fuerza en los planos X, Y, Z.
Así, establecieron una relación de mapeo entre los parámetros de fluctuación de RobDact y su empuje a través de una serie de experimentos de medición de fuerza. Al fusionar el modelo dinámico de cuerpo rígido del robot con el modelo de mapeo de empuje, pudieron desarrollar un modelo hidrodinámico preciso y práctico en diferentes movimientos.
De cara al futuro, estos investigadores pretenden estudiar el control inteligente de vehículos submarinos biónicos utilizando el modelo hidrodinámico junto con inteligencia artificial, como el aprendizaje por refuerzo.
