INGENIERÍA MECÁNICA INNOVACIONES EN EL CAMPO DE LA INGENIERÍA MECÁNICA
ADRIANA MOYA & BRYAN MEJIA 02/06/2015
INDICE 1. ROBOT GUEPARDO CAPAZ DE SALTAR POR ENCIMA DE OBSTÁCULOS MIENTRAS CORRE .......................................... 3 2. DOS ALGORITMOS PERMITEN QUE UN ROBOT DAÑADO SIGA FUNCIONANDO 3 3. CIENTÍFICO MEXICANO CREÓ DRONES QUE VUELAN DE MANERA AUTÓNOMA Y APRENDEN NUEVAS RUTAS ............................................................... 4 4. DESARROLLAN UNA TECNOLOGÍA QUE PERMITE EXTRAER COMBUSTIBLE DEL 'AIRE' ......................................................... 5 5. DESARROLLAN UN ENGRANAJE MAGNÉTICO LEVITANTE .............................. 5 6. LA NASA QUIERE CREAR UNA IMPRESORA DE COMIDA .............................. 6 7. DRONES MÁS INTELIGENTES Y MÁS SEGUROS .......................................................... 7 8. NUEVO SISTEMA DE PROPULSION PARA AERONAVES......................................... 7 9. DEL AUTOMOVIL HIBRIDO A BARCO HIBRIDO............................................................ 8
1.
ROBOT GUEPARDO CAPAZ DE SALTAR POR ENCIMA DE OBSTÁCULOS MIENTRAS CORRE
as últimas mejoras a un espectacular robot cuadrúpedo basado en el guepardo, le permiten ahora ver y saltar sobre obstáculos a medida que corre, lo que le convierte en el primer robot de cuatro patas capaz de hacerlo de forma autónoma.
L
El robot es obra del equipo del robotista Sangbae Kim, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Cambridge, Estados Unidos. Para poder saltar mientras corre, el robot anticipa su camino, de manera parecida a como lo hace un corredor humano: cuando detecta un obstáculo interponiéndose en su trayectoria, estima la altura y la distancia de dicho objeto. El robot mide la mejor posición desde la que saltar, y ajusta sus zancadas para aterrizar justo antes del obstáculo, antes de ejercer suficiente fuerza para empujarse hacia arriba y pasar por encima del objeto. Con arreglo a la altura del obstáculo, el robot aplica entonces una cierta cantidad de fuerza para aterrizar de forma segura sobre sus patas, antes de retomar su modo normal de correr. Para lograr esto, el robot se ayuda de su nueva capacidad de visión, basada en un sistema LIDAR instalado a bordo, un sistema visual que utiliza los reflejos de un láser para cartografiar de manera tridimensional el terreno . Los investigadores del MIT han adiestrado a su robot guepardo para ver y saltar sobre obstáculos mientras corre, lo que le convierte en el primer robot cuadrúpedo que lo hace de forma
totalmente autónoma. (Foto: Haewon Park, Patrick Wensing y Sangbae Kim) En experimentos en una cinta sinfín y en una pista cubierta, el robot guepardo superó con éxito obstáculos de hasta 45 centímetros (18 pulgadas) de alto (más de la mitad de la propia altura del robot), manteniendo al mismo tiempo una velocidad promedio de 8 kilómetros por hora (5 millas por hora).
2.
DOS ALGORITMOS PERMITEN QUE UN ROBOT DAÑADO SIGA FUNCIONANDO
U
n equipo multidisciplinar de ingenieros e informáticos franceses y estadounidenses ha creado un nuevo procedimiento, basado en un algoritmo evolutivo y otro de ensayo y error, que permite a los robots adaptarse a los daños imprevistos sufridos en el transcurso de una misión y continuar funcionando. Esta técnica, cuyos resultados se han publicado en el último número la revista Nature, ya ha sido probada en un robot de seis patas con cinco tipos diferentes de lesiones, incluyendo roturas y la pérdida de alguna de estas extremidades. Según explica a Sinc Jean-Baptiste Mouret, investigador del Instituto de Sistemas Inteligentes y Robótica de la
Universidad de Pierre y Marie Curie en París y uno de los autores de estudio, “los robots actúan de manera similar a como lo haría, por ejemplo, una persona con una rodilla dolorida: buscan rápidamente una manera de cojear para que les duela menos”. El sistema se basa en la elaboración de un algoritmo evolutivo, llamado MAPElites, que puede producir hasta 13.000 variaciones en la forma de desplazarse. En cada una de ellas, cambia la actividad requerida de las extremidades.
3.
CIENTÍFICO MEXICANO CREÓ DRONES QUE VUELAN DE MANERA AUTÓNOMA Y APRENDEN NUEVAS RUTAS
Cuando sufre un daño imprevisto, el autómata recurre a esta base de datos para seleccionar los comportamientos que se adaptan mejor a la lesión sufrida. Pero como la evaluación procede de una simulación efectuada con el robot „sano‟, es necesario comprobar cuáles de estas pautas son las más eficaces, señala este investigador.
L
os drones dicen adiós a los pilotos. Con el objetivo de lograr el vuelo autónomo de estos vehículos aéreos, el investigador José Martínez Carranza del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE), en México, desarrolló un sistema de visión y aprendizaje para su control y navegación sin depender de la señal GPS o de personal capacitado. “El robot prueba con las distintas formas de desplazarse, descartando las que no funcionen. Por ejemplo, si caminando sobre las patas traseras no obtiene resultados, ensaya métodos que consistan en andar sobre las delanteras. La elección de la opción más idónea la realiza gracias a un segundo algoritmo de ensayo y error inteligente que hemos desarrollado”, indica Mouret
El mexicano estructuró en primera instancia un innovador método que permite estimar la posición y orientación del vehículo, lo que le permite reconocer su entorno, de allí que sustituyera el sistema de localización GPS por sensores de bajo costo como acelerómetros, giróscopos y cámaras de video.
4.
DESARROLLAN UNA TECNOLOGÍA QUE PERMITE EXTRAER COMBUSTIBLE DEL 'AIRE'
nuestro país ni en el extranjero, en cuanto yo sé. El líquido obtenido se parece y huele como la gasolina, pero es un producto mucho más puro que la gasolina producida a partir del petróleo", dijo en un comunicado Peter Harrison, el jefe de la compañía AFS. El descubrimiento se mostró a la comunidad científica en el Instituto de Ingeniería Mecánica de Londres.
5.
DESARROLLAN UN ENGRANAJE MAGNÉTICO LEVITANTE
L
os expertos han logrado producir cinco litros de combustible sintetizado a partir de dióxido de carbono atmosférico y vapor de agua... Un grupo de científicos británicos han desarrollado una tecnología que permite obtener combustible a partir de un componente simple y barato: el aire. Además, la tecnología reducirá las emisiones de dióxido de carbono a la atmósfera, señalan los investigadores. En una época de tecnología desarrollada muy a menudo los expertos ofrecen combustibles alternativos al combustible sintético. Los expertos británicos de la compañía Air Fuel Synthesis (AFS), que se dedica a la síntesis de combustible, han aportado su idea al respecto. Se informa de que lograron producir cinco litros de combustible sintetizado a partir de dióxido de carbono atmosférico y vapor de agua. "Usamos el dióxido de carbono del aire y el hidrógeno del agua y convertimos estos elementos en combustible. Nadie lo ha hecho en
U
n nuevo mecanismo de transmisión entre piezas que no llegan a contactar gracias a fuerzas magnéticas ha sido desarrollado por investigadores de la Universidad Carlos III de Madrid (UC3M). El sistema evita la fricción y el desgaste y hace innecesaria la lubricación. El avance se enmarca en MAGDRIVE, un proyecto de investigación europeo coordinado por el profesor José Luis Pérez Díaz del Instituto Pedro San Juan de Lastanosa de la UC3M y en el que participan siete entidades europeas. La iniciativa consiste en el desarrollo de una reductora magnética, es decir, un mecanismo que transforma la velocidad de un eje de entrada a otra en el eje de salida (como en una bicicleta o la caja de cambios de un automóvil). Pero en este caso, a diferencia de la reductora convencional, que emplea contacto en los dientes en los
engranajes, esa transmisión se produce sin contacto entre las piezas gracias al magnetismo. Entre sus principales ventajas figura el nulo desgaste entre las piezas, que hace innecesaria la lubricación. Por tanto, “la vida operativa de estos dispositivos puede ser muchísimo mayor que la de una reductora convencional de dientes, pudiendo funcionar incluso en temperaturas criogénicas”, comenta uno de los investigadores, Efrén Díez Jiménez, también del departamento de Ingeniería Mecánica de la UC3M. Incluso es capaz de seguir funcionando en caso de sobrecarga. Si se bloquea el eje, “las partes simplemente se deslizan entre sí, pero nada se rompe”. Además, también produce menos ruido, se reduce la vibración, y tiene la capacidad de transmitir movimiento a través de las paredes. Además de hacer la transmisión sin contacto, los ejes se han sujetado igualmente sin contacto. “Es la primera vez en la historia que tanto el eje de entrada como el de salida de una reductora están flotando sin ningún tipo de contacto, sobre todo cuando mantiene girando, a 3000 revoluciones por minuto, un mecanismo en el que no hay nada más”, comenta el investigador principal del proyecto, José Luis Pérez Díaz. Aunque el objetivo primario del proyecto MAGDRIVE era construir un prototipo que se pudiera utilizar en las condiciones extremas del espacio, también han desarrollado otro que se puede emplear a temperatura ambiente. Para el espacio han desarrollado el prototipo criogénico, que mantiene los ejes flotando y que puede trabajar a temperaturas de 210 grados bajo cero y en vacío. El mecanismo integra en su estructura cojinetes levitantes superconductores que generan fuerzas de repulsión estables. Esto permite que
gire y, además, lo estabiliza frente a movimientos de oscilación o posibles desequilibrios. Es la primera máquina en la historia que no tiene ningún tipo de fricción. Sus aplicaciones en el espacio son variadas, “desde brazos robóticos o posicionadores de antenas, donde se necesitan movimientos de alta precisión o no se quiere que haya contaminación por lubricantes; hasta en vehículos que, por temperatura o por las condiciones extremas de ausencia de presión, hacen que los mecanismos convencionales no tengan una vida larga, como ocurre en las ruedas de un rover que hay que poner en Marte”
6.
LA NASA QUIERE CREAR UNA IMPRESORA DE COMIDA
E
sta es la idea de la NASA, los que han decidido invertir 125 mil dólares en desarrollar la investigación del ingeniero, Anjan Contractor, quien pretende desarrollar una impresora 3D que pueda "imprimir" alimentos. La agencia espacial lo tiene claro, con la impresora intentarán proporcionar comida a los participantes de misiones espaciales a largo plazo. Por su parte, el impulsor de la idea, Anjan Contractor, espera que su dispositivo se utilice en tareas más importantes, como la compensación de la falta de alimentos en el mundo y así superar el problema de la desnutrición.
7.
DRONES MÁS INTELIGENTES Y MÁS SEGUROS
U
na nueva tecnología permite a los drones recuperar el vuelo estable desde cualquier posición y aterrizar por su cuenta ante averías que hagan desaconsejable seguir volando, o ante otros problemas con igual consecuencia. Será posible incluso poner drones en marcha arrojándolos simplemente al aire como una pelota de béisbol. Los drones serán más seguros e inteligentes, con la capacidad de identificar lugares de aterrizaje seguros y aterrizar automáticamente en ellos cuando sea necesario, reduciendo así el riesgo de que un fallo técnico les deje volando sin control y acaben colisionando de forma peligrosa contra estructuras, personas o vehículos. Esta nueva tecnología, desarrollada por el equipo del profesor Davide Scaramuzza, de la Universidad de Zúrich (UZH) en Suiza, permite una actividad segura de drones más allá del campo visual del operador, lo cual es crucial para su uso comercial, como en la entrega de paquetes.
8.
NUEVO SISTEMA DE PROPULSION PARA AERONAVES
E
l Centro para la Ciencia y la Tecnología Mecánica y Aeroespacial de la Universidad de Beira Interior, ubicado en Covilhã (Portugal), ha liderado el proyecto europeo Cycloidal Rotors Optimized for Propulsion (CROP) con el objetivo de desarrollar un sistema innovador para la propulsión aeronáutica, que se podría aplicar a diferentes tipos de aeronaves, como aviones, helicópteros, dirigibles y otros aparatos de nueva generación. A lo largo de dos años de trabajo, esta iniciativa financiada por la Unión Europea ha involucrado a científicos de Italia, Reino Unido, Alemania y Austria bajo la coordinación de Portugal. Los avances científicos y tecnológicos logrados con este proyecto facilitan que en un futuro la propulsión aeronáutica pueda ser más ecológica y eficiente, además de que abren la puerta a nuevos diseños de aeronaves.
El sistema se basa en un rotor cicloidal, un conjunto de palas rectangulares que giran alrededor de un eje horizontal, pero también oscilan alrededor de sí mismas. “La combinación del movimiento de rotación en torno al eje y del movimiento de oscilación en torno al centro de cada pala permite efectuar un movimiento que se asemeja al batir de las alas de un ave”, explica a DiCYT José Páscoa, investigador del Centro para la Ciencia y la Tecnología Mecánica y Aeroespacial y máximo responsable de este proyecto.
9.
L
DEL AUTOMOVIL HIBRIDO A BARCO HIBRIDO
os automóviles híbridos, con motor eléctrico y otro de combustión interna, son una buena manera de lograr un transporte limpio por carretera y al mismo tiempo mantener la opción de usar el motor tradicional si ello llega a ser necesario. La industria del transporte marítimo está ahora moviéndose también en la misma dirección “verde”. La empresa ABB está convencida de que las embarcaciones dotadas con una maquinaria de propulsión principal híbrida son el futuro, y la compañía espera firmar su primer contrato en el transcurso del año La batería eléctrica puede servir para afrontar picos de carga, permitiendo así que el motor de combustión interna pueda continuar operando en su nivel óptimo. Esto también significará que en el futuro, los barcos no necesitarán motores tan grandes como los que requieren hoy en día, sino que les basta
con motores más pequeños respaldados por baterías a modo de reserva energética y a efectos de seguridad