Al desarrollar robots, a los investigadores les gusta inspirarse en la naturaleza. El ejemplo más reciente es un enjambre de drones que aprendieron su oficio de abejas y avispas.
BuilDrone y ScanDrone (frente) junto a un cilindro de dos metros de altura impreso en espuma.
Cuando se trata de construir, puedes aprender mucho de las abejas y las avispas. Un nido de avispas no se diseña en el tablero de dibujo y luego se construye bajo la guía de un maestro de obras. Más bien, surge de un proceso de adaptación colectivo en el que cada «mango» se basa en lo que el enjambre ha hecho antes. Además, las avispas hacen su trabajo en vuelo. Esto les permite construir sus nidos en los lugares más improbables.
Un equipo internacional de investigadores tomó esto como ejemplo. El grupo dirigido por Mirko Kovac de los Laboratorios Federales Suizos de Ciencia y Tecnología de Materiales (Empa) en Dübendorf y el Imperial College de Londres ha desarrollado un enjambre de robots voladores cooperativos que pueden imprimir objetos tridimensionales en equipo. Estas siguen siendo estructuras simples como un cilindro de espuma de dos metros de altura. Pero los investigadores tienen la esperanza de que algún día los drones puedan ayudar a reparar puentes o construir en lugares de difícil acceso con equipos pesados.
Los robots ya son imprentas
La impresión 3D ha avanzado mucho en los últimos años. Ahora es posible imprimir partes enteras de un edificio y hacer que los robots las instalen. Sin embargo, las plataformas para los robots y las impresoras 3D suelen ser más grandes que el propio edificio, lo que limita su aplicabilidad. Una alternativa es un enjambre de pequeños drones que compensan su falta de tamaño con movilidad, adaptabilidad y comportamiento cooperativo.
Estos robots voladores son la pasión de Mirko Kovac. El especialista en robótica dirige el Laboratorio de Robótica Aérea en el Imperial College y ha establecido un centro de robótica en Empa en los últimos años, que coopera con el Imperial College. Uno de los inventos de Kovac es BuilDrone. Este dron es capaz de detectar fugas en tuberías y luego sellarlas con espuma. Por esto, el equipo de Kovac recibió un premio en la Copa Mundial de Drones en Dubai en 2016.
En los últimos años, Kovac y su equipo han desarrollado aún más BuilDrone para imprimir estructuras de edificios. El dron ahora no solo puede rociar espuma, sino también imprimir materiales similares al cemento. Además, los investigadores han desarrollado un cabezal de impresión móvil que compensa los movimientos no intencionados del dron. Esto es particularmente necesario cuando el dron se usa al aire libre, donde está expuesto al viento y al clima.
Además de BuilDrone, hay otro dron, llamado ScanDrone, que se especializa en monitorear el trabajo de BuilDrone. Si la estructura impresa se desvía de la geometría especificada en más de cinco milímetros, la pista de BuilDrone se ajusta en consecuencia.
Todo esto sucede en gran medida de forma autónoma y en tiempo real. Los drones pueden comunicarse entre sí de forma inalámbrica. El rol humano se limita a rastrear el progreso de la impresión y controlar la calidad, dice Kovac.
Con fines de demostración, los investigadores programaron los drones para imprimir una torre de dos metros de altura con poliuretano. Esta espuma es ligera pero se hincha después de la impresión. Los investigadores lograron resultados más precisos con un material similar al cemento que se desarrolló especialmente para BuilDrone. Es liviano, se imprime bien y es estable después del curado. Dos drones de trabajo usaron este material para imprimir un cilindro de paredes delgadas bajo la supervisión de un dron de vigilancia. En este caso, está al menos parcialmente justificado hablar de un enjambre de drones.
Sal del laboratorio
Kovac enfatiza que las pruebas hasta ahora solo han sido para validar el concepto. Aún quedan muchas preguntas por aclarar antes de que uno pueda considerar el uso de los robots voladores. Hasta ahora, los experimentos se han llevado a cabo en un entorno de laboratorio y no al aire libre en la naturaleza. Para construir estructuras más grandes, los drones de trabajo también tendrían que cambiar sus baterías regularmente y recoger nuevos materiales de construcción. Actualmente estamos trabajando en eso.
El experto en drones Roland Siegwart de ETH Zurich encuentra atractivo el enfoque bioinspirado. Sin embargo, advierte contra la subestimación de las trampas de escalar. A la hora de construir, existen límites técnicos y físicos que no se pueden traspasar tan fácilmente. Además, surge la duda de si realmente es necesario que un enjambre de drones imprima edificios in situ. Incluso hoy en día, los edificios se ensamblan a partir de elementos prefabricados. El ejemplo de la cabaña de madera Monte Rosa a casi 3000 metros de altitud muestra que esto también es posible en lugares remotos.
Kovac, por otro lado, está convencido de que hay situaciones en las que la impresión in situ es la solución más rentable. Como ejemplo, cita edificios en un terreno de forma irregular. Los robots voladores ciertamente no son una solución para todo. Pero es suficiente si puede cubrir algunas aplicaciones de nicho en la industria de la construcción con ellos.
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