Drones inspirados en insectos trabajan juntos para imprimir estructuras en 3D
Los drones ya vuelan y espían. Ahora, ellos también pueden construir. Por primera vez, los robots que vuelan libremente tienen estructuras impresas en 3D. Un par de drones trabajando juntos hicieron una torre más alta que una persona. Los ingenieros demostraron este nuevo método de impresión 3D en el laboratorio. Compartieron su éxito en Naturaleza el 22 de septiembre.
Mirko Kovac, quien codirigió la investigación, dice que los constructores de animales lo inspiraron. “Las avispas son asombrosas”, dice. “Las abejas son increíbles”. Estos insectos trabajan juntos en enjambres para hacer nidos mucho más grandes que ellos.
Kovac es especialista en robótica en el Imperial College London en Inglaterra. También trabaja en los Laboratorios Federales Suizos de Ciencia y Tecnología de Materiales (Empa) en Dübendorf. Su co-líder en este proyecto fue el arquitecto Robert Stuart-Smith de la Universidad de Pensilvania en Filadelfia y el University College London en Inglaterra.
Pulverización de espuma y chorros de cemento
Para imprimir esa torre del tamaño de una persona, un Build-Drone llevó espuma expansiva. Este material se expande y endurece rápidamente cuando se rocía. Mientras el dron volaba en círculos lentos, rociaba la espuma hacia abajo para formar capas. Cuando se quedó sin material, se fue volando para que una persona pudiera recargar más espuma o reemplazar las baterías del dron.
Este tipo de espuma tiende a espesarse de manera desigual. Entonces, mientras Build-Drone estaba recargando, un segundo dron más pequeño inspeccionó el trabajo. Se llamaba Scan-Drone. Buscó lugares donde la última capa era demasiado delgada o gruesa. Luego creó un plan para la siguiente capa para ayudar a equilibrar las cosas. Esto mantuvo la torre recta y resistente.
La torre de espuma estaba genial, pero el equipo no había terminado. En una segunda demostración, Build-Drones y Scan-Drones trabajaron juntos para hacer un cilindro del tamaño y la forma de un pastel redondo grande. Esta estructura fue impresionante porque los drones colocaron un material similar al cemento con mucha precisión, con una precisión de milímetros.
El material parecido al cemento también era especial. Investigadores de la Universidad de Bath en Inglaterra lo diseñaron especialmente para el proyecto. Tenía que ser lo suficientemente ligero para que lo llevaran los drones. Tenía que ser lo suficientemente suave para que los drones lo expulsaran con facilidad. Sin embargo, también tuvo que endurecerse rápidamente en una capa fuerte, dijo Kovac. Los drones colocaron este material en un camino sinuoso que hizo que la estructura fuera aún más fuerte.
Los investigadores también hicieron varias demostraciones virtuales. En uno, los drones reales volaron por los caminos que tomarían para construir una cúpula, pero no imprimieron ningún material. Otras simulaciones por computadora mostraron cómo equipos de hasta 15 drones podrían trabajar juntos para construir diferentes tipos de estructuras.
Una nueva forma de construir
“Nadie había hecho esto antes”, dice Rahul Panat. Es ingeniero mecánico y experto en impresión 3D en la Universidad Carnegie Mellon en Pittsburgh, Pensilvania, y no participó en la investigación.
Esta fue “una demostración impresionante”, dice Andrea Tagliabue, quien tampoco participó en la investigación. Como estudiante de posgrado en robótica en el MIT en Cambridge, Massachusetts, Tagliabue trabaja en sistemas de control para drones. Sin embargo, señala que a los investigadores aún les quedan desafíos por resolver antes de que los drones de impresión 3D sean útiles en el mundo real.
Dado que estos drones construyeron estructuras dentro de un laboratorio, no tuvieron que lidiar con el viento u otras perturbaciones al aire libre. Además, las cámaras colocadas alrededor de la habitación podrían ayudar a rastrear las posiciones de los drones y enviarlos por los caminos correctos. Al aire libre, los drones tendrían que navegar sin esta ayuda adicional, dice Tagliabue. También señala que cuantos más drones haya, más computación se necesita para mantenerlos todos coordinados. Si ese cálculo lleva demasiado tiempo, los drones no pueden obtener las instrucciones que necesitan en tiempo real.
Con trabajo, estos problemas se pueden solucionar. Kovac ya está planeando hacer pruebas al aire libre. También planea construir estructuras más complejas. Y planea hacerlo para que los drones puedan recargarse y recargarse automáticamente.
Si los drones de construcción pudieran trabajar juntos como avispas o abejas, podrían construir edificios o hacer reparaciones en lugares difíciles de alcanzar para las tripulaciones humanas y la maquinaria pesada. Eso puede incluir áreas de desastre, la parte superior de edificios altos o incluso otros planetas, dice Kovac. “Hay mucho interés en construir en Marte con robots”.
