Un estudio observa las interacciones entre peces vivos y robots similares a peces.

12 de mayo de 2023 característica

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por Ingrid Fadelli, Tech Xplore

En las últimas décadas, los ingenieros han creado una amplia gama de sistemas robóticos inspirados en animales, incluyendo robots de cuatro patas, así como sistemas inspirados en serpientes, insectos, calamares y peces. Sin embargo, los estudios que exploran las interacciones entre estos robots y sus contrapartes biológicas aún son relativamente raros.

Investigadores de la Universidad de Pekín y la Universidad Agrícola de China se propusieron recientemente explorar qué ocurre cuando se colocan peces vivos en el mismo ambiente que un pez robótico. Sus hallazgos, publicados en Bioinspiration & Biomimetics, podrían tanto informar el desarrollo de robots inspirados en peces como arrojar nueva luz sobre el comportamiento de los peces reales.

"Nuestro equipo de investigación se ha centrado en el desarrollo de peces robóticos autopropulsados durante una cantidad considerable de tiempo", dijo al Tech Xplore el Dr. Junzhi Yu, uno de los investigadores que llevó a cabo el estudio. "Durante nuestros experimentos de campo, observamos un fenómeno emocionante en el que se observó a los peces vivos siguiendo al pez robótico que nadaba. Estamos ansiosos por explorar aún más los principios subyacentes detrás de este fenómeno y obtener una comprensión más profunda de este comportamiento de "seguir al pez".

El objetivo principal del trabajo reciente del Dr. Yu y sus colegas fue recopilar nuevos conocimientos sobre cómo interactúan los peces con los robots con forma de peces desarrollados en su laboratorio, ya que esto podría beneficiar tanto a las comunidades de investigación de robótica como de biología. El pez robótico utilizado en sus experimentos fue cuidadosamente diseñado para replicar el aspecto, la forma del cuerpo y los movimientos de los koi, peces de agua dulce grandes y coloridos originarios de Asia Oriental.

"Usando el modelo generador de patrones centrales (CPG), hemos desarrollado un sistema de control que genera señales de ritmo para las oscilaciones de las dos articulaciones concatenadas de nuestro sistema", explicó el Dr. Yu. "Estas señales impulsan la aleta caudal flexible para oscilar y producir un "vórtice callejón antikármico", lo que permite a nuestro pez robótico lograr un movimiento similar al de los koi, conocido como movimiento cuerpo-aleta caudal (BCF). Este diseño permite a nuestro pez robótico nadar de manera eficiente autopropulsada, convirtiéndolo en una herramienta ideal para estudiar el comportamiento de los peces".

En sus experimentos, el Dr. Yu y sus colegas colocaron uno o dos prototipos de su robot con forma de koi en el mismo tanque con uno o más peces vivos. Luego observaron cómo se comportaban los peces en presencia de este robot y evaluaron si su comportamiento variaba en función de cuántos otros peces vivos estaban presentes en el tanque con ellos.

"El logro más notable de nuestro estudio es el análisis de experimentos de variación de cantidad y variación de parámetros", dijo el Dr. Yu. "A través de una experimentación extensiva, descubrimos que los peces vivos exhiben una proactividad significativamente menor cuando están solos, y el caso más proactivo es aquel en el que un pez robótico está interactuando con dos peces reales. Además, nuestros experimentos sobre variación de parámetros indicaron que los peces vivos pueden responder más proactivamente a los peces robóticos que nadan con una frecuencia alta y una amplitud baja, pero también pueden moverse junto con el pez robótico a una frecuencia y amplitud alta".

Las observaciones de los investigadores arrojan una nueva luz interesante sobre el comportamiento colectivo de los peces, lo que podría guiar potencialmente el diseño de robots con forma de peces adicionales. Su trabajo también podría inspirar a otros equipos a explorar las interacciones entre los animales vivos y sus contrapartes robóticas. Esto, a su vez, podría ayudar a comprender mejor el comportamiento social de estos animales y cómo responderían a los robots si se introdujeran eventualmente en su entorno.

"Una dirección prometedora para el desarrollo adicional de peces robóticos es el uso de materiales flexibles como los elastómeros dieléctricos para crear tecnologías de propulsión silenciosas y sin vibraciones", agregó el Dr. Yu. "Esto nos permitirá lograr un mayor nivel de interacción biónica entre los peces robóticos y los peces reales, abriendo nuevas posibilidades para estudiar los entornos acuáticos y la vida marina. Con una investigación y desarrollo continuos en esta área, esperamos desarrollar algunos productos comerciales para demostraciones interactivas".

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