El pez cuchillo de cristal ayudará a mejorar el rendimiento de la locomoción robótica

Enseñar a un robot a caminar, incluso de la forma más torpe y tosca, requiere de una enorme inversión de recursos computacionales. ¿Cómo es entonces que hasta los animales más simples son capaces de lograr hazañas mucho más sofisticadas?
En un artículo publicado en la revista de la Academia Nacional de Ciencias de EU (PNAS, por sus siglas en inglés), investigadores interdisciplinarios han dado un gran paso para responder a esta pregunta.
Para sorpresa de muchos, algunos animales se mueven con ayuda de fuerzas importantes que se producen en direcciones opuestas a su dirección de desplazamiento.
Esta investigación revela cómo estos movimientos “antagonistas” (o mutuamente opuestos) son el secreto de la naturaleza para mantener la armonía entre la capacidad de maniobra y la estabilidad. Las fuerzas antagonistas que actúan en el movimiento de animales se “anulan” por cada ciclo de desplazamiento, son difíciles de observar y su papel se ha mantenido en un misterio. Y aunque es evidente que no contribuyen directamente con el movimiento de los animales, la investigación demuestra que sí juegan un papel importante al simplificar y mejorar el control de la locomoción.

Esta relación se estudió mediante el movimiento del pez cuchillo de cristal (Eigenmannia virescens), que produce fuerzas opuestas entre sí durante un comportamiento similar al de un colibrí alimentándose de una flor en movimiento.

En principio, este pez puede adoptar una estrategia de locomoción sencilla, al mover su aleta en una dirección u otra. Sin embargo, con un coste energético adicional, el pez puede adoptar otra estrategia para estabilizarse, que se basa en usar las fuerzas opuestas de las ondas de contrapropagación en el agua.

Estas ondas ofrecen dos ventajas importantes:

• Rechazan pasivamente las perturbaciones (lo que resulta en un aumento de la estabilidad pasiva).

• Requieren menos esfuerzo de control (aumento en la capacidad de maniobra)

La eliminación de esta disyuntiva entre maniobrabilidad y estabilidad (descubierta en las mediciones del pez cuchillo de cristal) más tarde se confirmó con el uso de modelos computacionales y la experimentación en un robot biométrico del pez. Además de cuestionar la dicotomía entre maniobrabilidad y estabilidad dentro de la locomoción biológica, esta investigación desafía la misma disyuntiva dentro de la ingeniería robótica.

La evidencia sugiere que el diseño de la morfología animal facilita el control, lo que reduce el número de parámetros físicos que deben ser gestionados por el sistema nervioso.

Con más investigación sobre las fuerzas opuestas que utilizan los animales, las futuras generaciones de robots podrían reducir significativamente sus parámetros a controlar. Esta reducción podría mejorar el rendimiento de la locomoción robótica.

 [Vía lacoctelera]

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