Publicado el: 20 de abril de 2025 / Actualizado el: 20 de abril de 2025 – Autor: Konrad Wolfenstein
Biomimética en microrrobótica con RoboBee y otros: Cómo las técnicas de aterrizaje de insectos impulsan la robótica – Imagen creativa: Xpert.Digital
Inspirado por la naturaleza: cómo la biomimética está ampliando los límites de la robótica
Pequeños ayudantes: los robots insectos conquistan la agricultura, la medicina y más
La naturaleza ha desarrollado soluciones extraordinarias para desafíos complejos a lo largo de millones de años. Es precisamente esta eficiencia y elegancia de los sistemas naturales lo que inspira cada vez más a los científicos en el desarrollo de tecnologías robóticas avanzadas. En particular, en el campo de la microrrobótica, la biomimética inspirada en insectos ha dado lugar a avances impresionantes. Sobre todo, los recientes avances en técnicas de aterrizaje para microrrobots, inspirados en insectos como las típulas y las abejas, demuestran de forma impresionante cómo la naturaleza puede servir de modelo para soluciones técnicas innovadoras.
Fundamentos de la biomimética en robótica
La biomimética, también conocida como biónica, describe la transferencia sistemática de mecanismos y procesos de la naturaleza a la tecnología. Este enfoque interdisciplinario está cobrando cada vez más importancia en campos como la ciencia de los materiales, la robótica, las energías renovables, la medicina y las tecnologías de la información. En lugar de simplemente copiar la naturaleza exactamente, los científicos buscan comprender los principios subyacentes y adaptarlos a aplicaciones técnicas.
Los ingenieros siempre se han inspirado en la naturaleza, explica Hartmut Witte, director del departamento de Biomecatrónica de la TU Ilmenau. La biónica sirve como método no solo para promover y sistematizar esta capacidad de asociación, sino también para sentar las bases para el desarrollo de productos técnicos. La evolución ha producido organismos perfectamente adaptados a su entorno, y estas adaptaciones proporcionan valiosos modelos para la innovación tecnológica.
Cuando los principios biológicos se aplican a la tecnología, queda claro que la verdadera biónica no se reconoce por las características externas, explica Witte. No se trata simplemente de imitar la forma externa, sino de adaptar los principios funcionales perfeccionados en la naturaleza.
Adecuado para:
Microrobots inspirados en insectos: maravillas técnicas en miniatura
Los insectos, gracias a su tamaño, eficiencia y notables capacidades, sirven como modelos ideales para el desarrollo de microrrobots. Sus características de vuelo, mecanismos de locomoción y adaptabilidad altamente desarrollados han inspirado a investigadores de todo el mundo a replicar técnicamente estos sistemas biológicos.
RoboBee: el microrobot volador de Harvard
Uno de los ejemplos más conocidos de robótica inspirada en insectos es el RoboBee de la Universidad de Harvard. Este diminuto robot volador pesa tan solo una décima de gramo y tiene una envergadura de tan solo 3 centímetros. El RoboBee consta de tres componentes principales: un cuerpo de fibra de carbono, alas finísimas y un "cerebro" compuesto por un conjunto de sensores inteligentes.
Las alas se accionan mediante actuadores piezoeléctricos, un tipo de músculo artificial que convierte la energía eléctrica en movimiento. Esta tecnología permite al microrrobot volar, planear y realizar maniobras complejas como una abeja real.
Más ejemplos de microrobots inspirados en insectos
Ingenieros de la Universidad de California, Berkeley, han desarrollado un robot volador aún más pequeño, inspirado en insectos. Con un diámetro inferior a 1 cm y un peso de tan solo 21 mg, es el robot inalámbrico más pequeño del mundo capaz de volar de forma controlada. Sin embargo, a diferencia del RoboBee, este robot utiliza campos magnéticos externos para su propulsión y control.
Investigadores biónicos del Instituto Tecnológico de Georgia han desarrollado microrrobots que imitan el comportamiento de las hormigas. Estos diminutos robots miden tan solo 1,8 milímetros de ancho, 0,8 milímetros de grosor y pesan aproximadamente 5 miligramos. La visión de los investigadores: enjambres de estos insectos electrónicos podrían asumir la polinización de las plantas en la agricultura.
El desafío de un aterrizaje seguro
Uno de los mayores desafíos para los microrrobots voladores es el aterrizaje seguro. Debido a su pequeño tamaño y peso, son particularmente susceptibles a la turbulencia y la inestabilidad del aire, especialmente cerca del suelo.
El problema del aterrizaje del RoboBee
“Hasta ahora, al aterrizar, apagábamos el vehículo sobre el suelo, simplemente lo dejábamos caer y rezábamos para que aterrizara en posición vertical y de forma segura”, explica Christian Chan, estudiante de doctorado del equipo de investigación de Harvard. Este aterrizaje descontrolado suponía un riesgo significativo para los sensibles actuadores piezoeléctricos y las delicadas alas del robot, que podían dañarse fácilmente en caso de impacto.
El problema se vio agravado por el llamado efecto suelo: la turbulencia del aire causada por el aleteo de las alas, que provoca inestabilidad durante el aterrizaje. Estos desafíos aerodinámicos dificultan especialmente el aterrizaje controlado de pequeños robots voladores.
Solución de aterrizaje inspirada en los mosquitos
Para resolver este problema, científicos de la Universidad de Harvard recurrieron a la típula, un insecto de dimensiones similares a las del RoboBee. La típula es capaz de realizar aterrizajes elegantes en una amplia variedad de superficies gracias a sus patas largas y flexibles que amortiguan el impacto.
Inspirado en este modelo natural, el equipo desarrolló un nuevo tren de aterrizaje para el RoboBee: cuatro patas largas y articuladas, similares a las de la grulla. Estas patas son lo suficientemente largas y flexibles como para garantizar que todas las patas toquen el suelo de forma segura antes de que el cuerpo principal del robot se vea afectado por turbulencias de aire problemáticas.
Además de las mejoras mecánicas, los científicos también adaptaron el sistema de control de vuelo del robot, inspirándose en el comportamiento de aterrizaje de las grullas. Estas aceleran desde una posición estacionaria, luego desaceleran hacia el objetivo y tocan tierra a baja velocidad de impacto. La energía restante del impacto es absorbida por el tren de aterrizaje mecánico.
Técnicas de aterrizaje alternativas para microrobots
Investigadores de la Universidad de Harvard desarrollaron otra técnica de aterrizaje inspirada en insectos para versiones anteriores del RoboBee. Mientras que los insectos reales suelen usar algún tipo de adhesivo para adherirse a superficies verticales, los investigadores recurrieron a la atracción electrostática para fijar el robot a un sustrato. Este método requiere solo una pequeña cantidad de energía para fijar el ligero robot en su lugar.
Otro desarrollo notable proviene de la Universidad de Aeronáutica y Astronáutica de Nanjing (NUAA), donde investigadores han creado un robot insecto que combina capacidades de vuelo y escalada. Este robot puede aterrizar en una pared vertical, trepar por ella y despegar de nuevo, una capacidad que ha demostrado en diversos materiales como vidrio, madera, mármol e incluso corteza de árbol.
Enfoques biomiméticos más allá de la tecnología de aterrizaje
La naturaleza inspira a los robóticos no solo en el desarrollo de técnicas de aterrizaje, sino también en numerosos aspectos de la microrrobótica. Desde mecanismos de locomoción y sistemas de adhesión hasta conceptos de propulsión, la naturaleza ofrece una rica reserva de soluciones.
Sistemas de movimiento avanzados
Un equipo de investigación de la Universidad de Harvard ha desarrollado un robot microinsecto llamado "Little Fury" con una cola artificial inspirada en los colémbolos. Este robot puede saltar la impresionante distancia de 1,4 metros, equivalente a 23 veces su longitud corporal. El mecanismo de salto se basa en la "furcula" del colémbolo, que funciona como un resorte comprimido.
Investigadores del departamento de Biomecatrónica de la Universidad Técnica de Ilmenau han construido una pequeña oruga robótica equipada con la llamada "Cinta Gecko". Este material se inspiró en los mecanismos adhesivos de gecos, arañas y escarabajos, que pueden desplazarse por superficies verticales e incluso techos sin necesidad de fluidos adhesivos.
Navegación autónoma y comportamiento de enjambre
Otra área importante de la robótica biomimética es la navegación autónoma. Científicos de la Universidad de Lund (Suecia) han desarrollado un concepto para un nuevo sistema de orientación de drones basado en el comportamiento de evasión de los insectos. Las observaciones han demostrado que las abejas utilizan la intensidad de la luz para orientarse y evitar obstáculos.
Investigadores húngaros han transferido el comportamiento de enjambre de los insectos a drones. Gracias a un algoritmo recientemente desarrollado, hasta nueve aeronaves pueden volar en formación y, por lo tanto, navegar incluso en entornos complejos como las ciudades.
Adecuado para:
Potencial de aplicación y perspectivas futuras
Los microrobots inspirados en insectos prometen una amplia gama de aplicaciones en diversos campos.
Vigilancia agrícola y ambiental
Una de las aplicaciones potenciales más fascinantes es la polinización artificial. Dado el declive global de las poblaciones de abejas, enjambres de RoboBees podrían algún día ayudar a polinizar las plantas. Además, estos microrrobots podrían utilizarse en la monitorización ambiental para recopilar datos sobre condiciones ambientales inaccesibles para drones de mayor tamaño.
Reconocimiento y socorro en caso de desastre
Gracias a su pequeño tamaño, los microrrobots inspirados en insectos podrían utilizarse para explorar espacios reducidos, edificios derrumbados u otros entornos complejos. En zonas de desastre, podrían proporcionar información valiosa sin poner en peligro a las personas.
Aplicaciones médicas
A largo plazo, los robots miniaturizados podrían incluso utilizarse en el ámbito médico. Enjambres de robots diminutos podrían realizar diagnósticos o incluso tratamientos dentro del cuerpo humano.
Límites actuales y desarrollos futuros
A pesar de los impresionantes avances, los microrrobots inspirados en insectos aún enfrentan desafíos significativos. Actualmente, por ejemplo, el RoboBee aún está conectado a sistemas de control externos mediante cables, lo que limita su movilidad. Los investigadores están trabajando para miniaturizar los sensores, los sistemas de control y la fuente de alimentación para que puedan integrarse directamente en el robot volador.
La miniaturización de estos componentes se considera el triple santo grial de la microrrobótica y presenta enormes desafíos técnicos. Sin embargo, la visión de los investigadores es clara: enjambres de microrrobots totalmente autónomos capaces de realizar tareas complejas en diversos entornos.
La naturaleza como ingeniera: avances en microrrobótica
La biomimética ha revolucionado el desarrollo de la microrrobótica al permitir a los ingenieros aprovechar millones de años de optimización evolutiva. Los recientes avances en técnicas de aterrizaje inspiradas en insectos para microrrobots como el RoboBee demuestran de forma impresionante el potencial de este enfoque.
Al imitar los sistemas naturales, los investigadores no solo desarrollan robots más eficientes y robustos, sino que también obtienen información valiosa sobre los propios mecanismos biológicos. Como explica Alyssa Hernandez, investigadora postdoctoral y coautora del estudio RoboBee: «Podemos utilizar estas plataformas robóticas como herramientas para la investigación biológica y realizar estudios que prueben hipótesis biomecánicas»
El futuro de la robótica biomimética promete nuevos y fascinantes desarrollos, a medida que los investigadores continúan aprovechando la inagotable fuente de inspiración de la naturaleza para superar los desafíos tecnológicos de nuestro tiempo. El camino desde la observación de los fenómenos naturales hasta su implementación tecnológica no siempre es fácil, pero como demuestra el éxito de RoboBee, puede conducir a innovaciones revolucionarias con el potencial de revolucionar numerosos aspectos de nuestras vidas.
Adecuado para:
Su socio global de marketing y desarrollo empresarial
☑️ Nuestro idioma comercial es inglés o alemán.
☑️ NUEVO: ¡Correspondencia en tu idioma nacional!
Konrad Wolfenstein
Estaré encantado de servirle a usted y a mi equipo como asesor personal.
Puedes ponerte en contacto conmigo rellenando el formulario de contacto o simplemente llámame al +49 89 89 674 804 (Múnich) . Mi dirección de correo electrónico es: wolfenstein ∂ xpert.digital
Estoy deseando que llegue nuestro proyecto conjunto.
