La naturaleza es, sin discusión, la ingeniera más astuta. La robótica lleva años tomándole ideas prestadas a los armadillos, los elefantes y las aves para construir máquinas capaces de hacer lo que a los diseños convencionales les cuesta. Ahora, investigadores de la Escuela de Ingeniería Tandon de la Universidad de Nueva York miraron a los peces.
El resultado se llama ScaFi, un dispositivo que se ve y se mueve como un pez, aunque el objetivo del diseño no es la apariencia.
¿Por qué reemplazar la hélice?
Los robots submarinos se usan de forma masiva para explorar cuerpos de agua, levantar cartas del fondo marino, monitorear arrecifes de coral, medir calidad del agua y estudiar fauna acuática. La mayoría se mueve con hélices, y ahí aparecen los problemas: las aspas giratorias se enredan con la vegetación, levantan sedimento y espantan justamente a los peces que los investigadores quieren observar.
ScaFi toma otro camino. En vez de empujar el agua con una hélice, avanza doblando el cuerpo, igual que un pez real. Toda la electrónica y el motor van en la sección delantera del robot. La cola flexible está hecha de varillas de fibra de vidrio y tela. Un único motor tira de dos tendones que se cruzan cerca del extremo de la cola.
Cuando el motor tensa los tendones, la cola se dobla en forma de S y genera el movimiento lateral que desplaza al conjunto de manera silenciosa. Ya se habían visto funcionamientos parecidos en máquinas como Tunabot y BIOSwimmer.
¿Qué hace distinto a ScaFi?
La característica más interesante es otra: el robot se puede agrandar o achicar sin reconstruirlo desde cero.
Eso importa porque los cuerpos de agua que hay que explorar tienen tamaños y profundidades muy distintos. Un robot pensado para un estero de veinte centímetros no sirve en un lago profundo, y modificar su tamaño suele implicar rediseñar el aparato completo. ScaFi ataca exactamente ese punto.
La parte ingeniosa es que la base del robot, el motor y el mecanismo de tendones cruzados, se mantiene idéntica sin importar la escala. Lo único que cambia es el diámetro de las varillas que forman la cola. En vez de reinventar la máquina entera, los ingenieros acoplan el mismo módulo principal a colas de distinto largo y grosor.
Tres tamaños, tres comportamientos
El equipo construyó tres versiones y las llevó al agua real. Esta es la comparación que deja el estudio:
| Versión | Largo | Escenario de prueba | Comportamiento observado |
|---|---|---|---|
| Pequeña | 0,6 m | Esteros de 15 a 30 cm de profundidad | La más ágil, patrón de nado más cercano al de un pez real |
| Mediana | 1,1 m | Arroyo en Suiza | Desempeño intermedio |
| Grande | 2,9 m | Lago Lemán (Ginebra) | Menos ágil y menos eficiente, pero más estable ante corrientes |
La versión más grande necesitó un motor más potente y resultó, como era previsible, menos eficiente en consumo. A cambio, aguantó mejor las corrientes. En términos generales el movimiento de nado escaló bien, y los tres robots siguieron nadando incluso después de perder la señal GPS.
¿Qué falta resolver?
El propio equipo lo deja anotado: el próximo desafío es mantener la eficiencia energética pareja entre tamaños. Hoy el robot grande paga un costo claro en consumo por cada metro recorrido.
El enfoque, además, no está atado a los robots acuáticos. La idea de dejar fija la unidad de actuación y variar solo el elemento estructural que la transmite podría aplicarse a otras arquitecturas robóticas.
¿Se puede replicar en un banco de trabajo?
La mecánica de ScaFi es notablemente simple para lo que logra: un motor, dos tendones cruzados, varillas de fibra de vidrio y tela. Un aficionado con un servomotor de alto torque, una placa ESP32 con radio de largo alcance y varillas de fibra de vidrio de las que se venden para antenas o cometas tiene, en lo esencial, la misma receta mecánica. Lo que separa un prototipo casero del trabajo de Tandon es la caracterización: medir cómo cambia la frecuencia de batido y el empuje al variar el diámetro de la varilla.
Para Chile el ángulo es concreto. El monitoreo de lagos del sur y de centros de cultivo acuícola se hace hoy con vehículos operados a distancia con hélices, que remueven sedimento y alteran justamente la conducta de los peces que se quiere registrar. Un vehículo de cola flexible, sin aspas expuestas, encaja mejor en columnas de agua someras y con vegetación, que es precisamente el escenario donde el prototipo pequeño de 0,6 metros mostró su mejor desempeño.
Fuente del estudio: Universidad de Nueva York
