¿Cómo pueden los insectos voladores y los drones distinguir entre arriba y abajo?

Para su correcto funcionamiento, los drones suelen utilizar acelerómetros para estimar la dirección de la gravedad. En un nuevo estudio publicado en Nature el 19 de octubre de 2022, un equipo de científicos de la Universidad Tecnológica de Delft, CNRS (El Centro Nacional de Investigación Científica, más conocido por sus siglas CNRS, es el más grande…) y Aix- La Universidad de Marsella ha demostrado que los drones pueden estimar la dirección de la gravedad (la gravedad es una de las cuatro interacciones fundamentales de la física) al combinar la detección de movimiento visual con un modelo de sus movimientos. Estos resultados pueden explicar cómo los insectos voladores determinan la dirección de la gravedad y son un paso importante hacia la creación de pequeños drones autónomos.

Robot de alas batientes que controla su actitud utilizando este nuevo principio. Está equipado con un ojo compuesto artificial inspirado en el insecto (Insectes es una revista de ecología y entomología en lengua francesa destinada a un público amplio…), que puede percibir el flujo (La palabra flux (del latín fluxus, flujo ) designa generalmente un conjunto de elementos…) óptica (La óptica es la rama de la física que se ocupa de la luz, la radiación…) a una frecuencia (En física, frecuencia designa generalmente la medida del número de veces que… ) alto.
© Christophe De Wagter/TU Delft

Si bien los drones generalmente usan acelerómetros para estimar la dirección de la gravedad, hasta ahora ha sido un misterio cómo los insectos voladores logran esto, ya que no tienen sentido (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) es un proyecto científico que tiene como objetivo… ) específicamente para la aceleración (Aceleración comúnmente designa un aumento en la velocidad; en física,…). En este estudio, un equipo europeo de científicos dirigido por la Universidad de Delft aux Pays (Pays proviene del latín pagus que designaba una subdivisión territorial y tribal de extensión…) Bajo e involucrando a un investigador (A researcher (fem. researcher)) designa a una persona cuyo trabajo es hacer…) El CNRS ha demostrado que los drones pueden evaluar la gravedad, utilizando conjuntamente la detección visual del movimiento y el modelado de sus movimientos.

Para trabajar en este nuevo principio, los científicos se interesaron en el flujo óptico, es decir, en la forma en que un individuo (The Wiktionary es un proyecto de diccionario gratuito similar a Wikipedia (ambos…) percibe el movimiento relativo a su entorno (El entorno es todo lo que nos rodea. Es el conjunto de elementos naturales y…) Es el movimiento visual que se desplaza sobre nuestra retina (La retina es el órgano sensible a la visión. De origen diencefálico, es un …) cuando nos movemos. Por ejemplo, cuando estamos en un tren (Un tren es un vehículo guiado que corre sobre rieles. Un tren se compone de …), los árboles junto a los rieles pasan más rápido que las montañas distantes .El flujo óptico por sí solo no es suficiente para que un insecto (Los insectos (Insecta) pertenecen al subfilo de los hexápodos, incluso incluido en…) sea capaz de conocer la dirección de la gravedad.

Sin embargo, el equipo de investigación descubrió que les era posible encontrar esta dirección combinando este flujo óptico con un modelado de su movimiento, es decir, una predicción de sus movimientos. Las conclusiones del artículo muestran que con este modelo fue posible encontrar la dirección de la gravedad en casi todas las situaciones, excepto en algunos casos específicos raros como cuando el sujeto es completamente (El totalmente o completamente automático, o incluso por anglicismo finalización o…) inmóvil.

Durante vuelos perfectamente estacionarios, la imposibilidad de encontrar la dirección de la gravedad desestabilizará un instante (El instante designa el elemento constitutivo más pequeño del tiempo. El instante no es…) el dron (Un dron («falso dron» en inglés); o UAV (Vehículo Aéreo No Tripulado) es un avión…) y por lo tanto ponerlo en movimiento. Esto permite que el dron recupere la dirección de la gravedad en el siguiente instante. Estos movimientos generan así ligeras oscilaciones, que recuerdan al vuelo de los insectos.

El uso de este nuevo principio en robótica podría abordar un gran desafío que la naturaleza también ha tenido que enfrentar: cómo lograr un sistema totalmente autónomo mediante la limitación de la carga útil (La carga útil representa lo que realmente es…). Futuro (Futurs es una colección de ciencia ficción de Éditions de l’Aurore.) Los prototipos de drones se harían más livianos al prescindir de acelerómetros, lo cual es muy prometedor para modelos más pequeños del tamaño de un insecto.

Si esta teoría (La palabra teoría proviene de la palabra griega theorein, que significa «contemplar, observar,…) puede explicar cómo los insectos voladores determinan la gravedad, queda por comprobar que realmente utilizan este mecanismo. Se necesitan nuevos experimentos biológicos específicos para probar la existencia de estos procesos neuronales que son difíciles de observar en vuelo. Esta publicación muestra cómo la sinergia entre la robótica y la biología puede generar avances tecnológicos y nuevas vías para la investigación biológica.

Bibliografía:
Acomodar la inobservabilidad para controlar la actitud de vuelo con flujo óptico.
GCHE de Croon, JJG Dupeyroux, C. De Wagter, A. Chatterjee, DA Olejnik, F. Ruffier. Naturaleza, 19 de octubre de 2022.
DOI: 10.1038/s41586-022-05182-2

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