Estables como abejorros: un nuevo algoritmo ayuda a los micro-robots de alas batientes a mantener el equilibrio en ráfagas de viento

Investigadores del Instituto de Física y Tecnología de Moscú (MIPT, por sus siglas en inglés) y de Skoltech han creado un algoritmo para estabilizar el vuelo de robots miniatura con alas batientes, junto con un entorno computacional para probar diversos algoritmos de control en ráfagas de viento. Los abejorros se encuentran entre las criaturas más maniobrables de la naturaleza, gracias a la aerodinámica de vórtices, donde cada aleteo forma estructuras de vórtice estables que generan sustentación. Sin embargo, el vuelo con alas batientes es inherentemente inestable, y trasladar esta aerodinámica a un robot o a su modelo digital hace que pierda el equilibrio ante la más mínima ráfaga de viento. El nuevo sistema de estabilización controla tres parámetros clave de las alas: la amplitud del batido, la posición media de la trayectoria y el ángulo de rotación del ala alrededor de su propio eje. El algoritmo utiliza un controlador no lineal basado en una función de Lyapunov discreta para calcular los cambios en la cinemática de las alas que reducen la desviación del rumbo deseado. El algoritmo se probó en un túnel de viento digital con fuertes ráfagas verticales: un controlador lineal solo podía mantener al insecto si la fuerza del viento no superaba el 50-60% del peso corporal, mientras que el nuevo algoritmo híbrido estabilizaba el vuelo incluso cuando las ráfagas eran 1,5 veces el peso del objeto, con un tiempo de estabilización de 3 a 6 segundos. El entorno computacional sigue una arquitectura de 'percepción-cómputo-acción' y es compatible con herramientas de aprendizaje por refuerzo, lo que permite comparar de manera justa reguladores clásicos, algoritmos de redes neuronales y esquemas híbridos. El equipo planea complicar aún más el modelo y probar el controlador híbrido con redes neuronales para la navegación totalmente autónoma de microrrobots de alas batientes.