Tras una década de investigación, los investigadores de la Universidad de Diseño y Tecnología de Singapur (SUTD) han desarrollado con éxito un nuevo vehículo aéreo monorrotor que redefine los límites de eficiencia de los pequeños robots voladores. Inspirado en las semillas aladas (como las del arce), este dron ultraligero, que pesa solo 32 gramos, puede mantenerse en vuelo estacionario durante 26 minutos bajo control totalmente automático, superando ampliamente a productos similares y marcando un gran avance en la tecnología de pequeños robots voladores.
En 2015, cuando Singapur celebraba el 50º aniversario de su independencia, el profesor asociado de SUTD, Shaohui Foong, y su equipo iniciaron el proyecto del dron multirrotor SG50, con el objetivo de diseñar un dron capaz de volar continuamente durante 50 minutos. Aunque el proyecto tuvo éxito, el vehículo resultante era voluminoso y de estructura compleja. Una década después, el equipo del profesor asociado Foong se orientó hacia la miniaturización, abandonando el diseño multirrotor tradicional para inspirarse en la naturaleza y desarrollar este vehículo aéreo monorrotor.
En un estudio publicado en la revista IEEE Robotics and Automation Letters, el equipo de investigación presentó este vehículo aéreo monorrotor inspirado en las semillas aladas. El modo de descenso giratorio de estas semillas proporciona una combinación perfecta de estabilidad pasiva y elevación eficiente, sirviendo como fuente de inspiración para el diseño. Mediante la optimización del diseño del ala con inteligencia artificial, el equipo exploró eficientemente múltiples posibilidades de diseño, logrando finalmente una estructura minimalista que no requiere componentes de aleteo, cajas de cambios o bielas mecánicas, y que utiliza solo un actuador para lograr un vuelo eficiente.
Este vehículo aéreo monorrotor emplea un diseño de autorrotación y eficiencia aerodinámica, combinando teoría aerodinámica clásica con modelos de rendimiento prácticos, y ajusta finamente la forma del ala, el ángulo de cabeceo y la distribución de masa mediante un algoritmo de búsqueda basado en datos. Los resultados muestran que su carga de potencia en vuelo estacionario es de 9,1 gramos por vatio, superando a otros microvehículos aéreos de tamaño y peso similares. El investigador Xinyu Cai señaló que este logro demuestra que los robots aéreos en miniatura también pueden alcanzar una autonomía comparable a la de los sistemas de mayor tamaño.
La autonomía y simplicidad de este vehículo aéreo monorrotor lo convierten en una solución ideal para misiones de bajo costo y larga duración. Actualmente, el equipo está explorando su aplicación en áreas como los radiosondas ligeros y reutilizables (instrumentos de detección y monitoreo meteorológico transportados por globos), proyecto que ya ha ganado el premio a la sostenibilidad del James Dyson Award 2024.
Aunque el prototipo actual utiliza componentes disponibles comercialmente, el equipo planea desarrollar piezas personalizadas para mejorar aún más el rendimiento. El próximo objetivo es aumentar la carga útil y el tiempo de vuelo, mientras se exploran materiales avanzados y morfologías de alas biomiméticas. Además, el equipo se ha fijado un objetivo aún más desafiante: crear un vehículo monorrotor capaz de volar más de 60 minutos, para celebrar el 60º aniversario de la fundación de Singapur.
El profesor asociado Foong enfatizó que la clave radica en comprender los principios físicos subyacentes, modelarlos fielmente y utilizar ese conocimiento para superar los límites de los pequeños robots aéreos. Al combinar un diseño centrado en el ser humano con el poder de la inteligencia artificial, el equipo ha logrado transformar ideas inspiradas en la naturaleza en una plataforma tecnológica viable.
A medida que la tecnología avanza, se espera que este vehículo aéreo monorrotor desempeñe un papel clave en diversas aplicaciones establecidas y emergentes, mostrando un futuro prometedor y posibilidades ilimitadas.
