Insectos acuáticos inspiran un robot con patas que se despliegan como abanicos bajo el agua

Un hallazgo sorprendente sobre la biomecánica de insectos acuáticos ha abierto nuevas posibilidades para la robótica. Científicos de la Universidad de California en Berkeley, el Instituto Tecnológico de Georgia y la Universidad Ajou de Corea del Sur descubrieron que los zapateros Rhagovelia cuentan con patas autotransformables que se despliegan como abanicos, mejorando su maniobrabilidad en corrientes rápidas.

Este mecanismo natural permite a los insectos realizar giros bruscos y moverse a gran velocidad sobre la superficie del agua, combinando resistencia y flexibilidad. Inspirados en esta adaptación biológica, los investigadores diseñaron un microrrobot capaz de replicar estos movimientos con gran eficiencia.

Los zapateros acuáticos, conocidos por desplazarse sobre el agua sin hundirse, presentan en la especie Rhagovelia una característica única: ventiladores planos en las patas traseras que se abren al entrar en contacto con el agua y se pliegan al retirarse. Esto les da un empuje adicional y reduce la fricción, actuando como un remo que se transforma en ala.

A diferencia de otros zapateros de la familia Gerridae, que utilizan solo la hidrofobicidad de sus patas, las Rhagovelia han desarrollado este abanico como una solución evolutiva que les permite sobrevivir en arroyos turbulentos y competir por alimento y territorio en aguas en constante movimiento.

El estudio, publicado en la revista Science, demuestra que la apertura y cierre de estos abanicos no depende únicamente de la acción muscular. En su lugar, la tensión superficial y las fuerzas elásticas permiten que se desplieguen de forma pasiva en milisegundos, sin gastar energía adicional.

Según los investigadores, la velocidad de este proceso es asombrosa: los abanicos se abren y cierran diez veces más rápido que un parpadeo humano, lo que otorga a los insectos una capacidad de reacción sin precedentes frente a depredadores o cambios repentinos en la corriente.

Víctor Ortega-Jiménez, autor principal del trabajo, explicó que la primera vez que observó a estos insectos en arroyos turbulentos quedó intrigado por su capacidad de moverse como si fueran insectos voladores sobre el agua. Esa curiosidad lo llevó a dedicar más de cinco años de investigación interdisciplinaria para entender el fenómeno.

El avance decisivo llegó cuando el equipo de la Universidad de Ajou capturó imágenes de alta resolución de los abanicos con microscopía electrónica. Descubrieron que la microestructura tenía forma de cinta plana, en lugar de cilíndrica, lo que explicaba su combinación de rigidez para impulsar y flexibilidad para plegarse.

Con esta información, los ingenieros lograron replicar el diseño natural en un ventilador artificial de apenas un miligramo. Este se integró en un robot acuático del tamaño de un insecto, bautizado como Rhagobot, que mostró mejoras notables en empuje, frenado y capacidad de giro.

El Rhagobot validó su eficacia en experimentos que compararon su desempeño con el de insectos reales. Los resultados demostraron que los robots con ventiladores elastocapilares se desplazaban con gran agilidad en aguas turbulentas, algo que antes era un desafío para la microrrobótica.

Los investigadores destacan que este tipo de mecanismos representan una “inteligencia mecánica” integrada, refinada por la evolución, que puede ser clave para superar las limitaciones de la miniaturización en robots. Aprovechar fuerzas físicas como la tensión superficial en lugar de motores complejos reduce el gasto energético y aumenta la eficiencia.

Más allá de la biología, el estudio abre el camino para desarrollar microrrobots capaces de explorar ríos y lagos, realizar monitoreo ambiental, o incluso participar en misiones de búsqueda y rescate en entornos acuáticos donde los robots convencionales no logran moverse con destreza.

Este hallazgo confirma una vez más que las soluciones de la naturaleza siguen siendo la mejor fuente de inspiración tecnológica. Lo que empezó como una observación en arroyos turbulentos hoy se traduce en un avance para la robótica bioinspirada, capaz de transformar la forma en que interactuamos con el agua y sus desafíos.

Fuente: Science