Este robot con forma de pelota va a cambiar la agricultura: es capaz de saltar en el aire para dispersar semillas por el campo

La agricultura y la tecnología siempre han ido de la mano. Un sector clave en España que ha ido incorporando nuevas herramientas, como robots que eliminan las malezas sin dañar los cultivos, máquinas que plantan 6.000 semillas en tres segundos o uno nuevo que cambiará esta industria.

Un grupo de investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte (EE. UU.) ha desarrollado una nueva estructura robótica autónoma que es totalmente capaz de saltar en el aire para dispersar semillas en el campo.

Este invento, apodado por los investigadores como "metacapas saltarinas" o "metashell", tiene la forma de una pelota y no requiere intervención externa ni depende de la electrónica, sino que sigue un horario programado para actuar.

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Toda la información sobre el momento y la altura del salto está codificada físicamente en el diseño y material de esta innovadora estructura robótica que algún día se podría usar para la dispersión de semillas en campos agrícolas.

"Hay estructuras que 'saltan' inmediatamente cuando se quita la carga, como cuando se suelta un resorte en espiral", señala Jie Yin, autor de la investigación y profesor de ingeniería mecánica de la Universidad Estatal de Carolina del Norte, al medio EurekAlert!.

Un diseño único

La nueva estructura esférica sigue un horario preprogramado y los investigadores querían "que no dependiera de estímulos externos y que nos permitiera determinar el momento del salto con antelación".

Yin explica que "hemos desarrollado una técnica que nos permite programar con precisión cuándo la estructura entra en acción, ya sea en segundos o en horas".

La clave de este robot está en su material y diseño. Los investigadores han creado esta estructura con hebras de tereftalato de polietileno (PET) que están tejidas en una red compleja. Un diseño que maximiza la capacidad de almacenamiento de energía elástica.

De esta manera, al aplicar una carga, la estructura se deforma, almacenando energía. El punto aquí reside en las propiedades del PET, que es un material viscoelástico, es decir, no recupera su forma original al instante.

El PET se deforma durante un tiempo hasta alcanzar un punto crítico donde libera toda la energía de forma súbita, que es lo que genera el salto. Y cuanto más tiempo se mantiene la carga, más lento y menos potente será dicho salto.

Al controlar la duración de la carga, los investigadores pueden determinar con exactitud cuándo ocurrirá el salto y la altura a la que saltará el 'metashell'.

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"El resultado es que si se aplica una carga a nuestra metacapa esférica, esta se comprime hasta adoptar la forma de un capullo de flor", indica Haitao Qing, primer autor y estudiante de doctorado en la Universidad Estatal de Carolina del Norte, al mismo medio.

Cuando ese "capullo de flor" recupera su forma estática, la liberación de energía lanza la estructura por los aires. Qing explica que se puede determinar con exactitud cuándo ocurrirá ese salto controlando la duración de la carga aplicada a la estructura.

Y esto también controla la altura del 'metashell', ya que cuanto mayor sea la carga aplicada, menor será la altura del dispositivo, como afirman los investigadores en su estudio publicado en la revista científica PNAS.

Ya se ha probado

Los investigadores ya han realizado una serie de pruebas de esta tecnología. Unos ensayos en los que comprobaron que los saltos se podían programar con entre 3 segundos y 58 horas de antelación.

El robot autónomo saltando en el aire desde una superficie nevada. Universidad Estatal de Carolina del Norte Omicrono

Además, ajustando el diseño, 'metashell' podía saltar desde 0,5 veces hasta 9 veces su altura original, dependiendo de la anticipación con la que se programaran los saltos. Algo que consigue sin el uso de sensores, motores ni microcontroladores.

Los investigadores también demostraron que este invento podía saltar eficazmente sobre diversas superficies, desde aquellas sólidas hasta arena, nieve o agua; y en condiciones extremas como temperaturas de hasta -15 ºC.

Por otro lado, los investigadores comprobaron que su invento podía transportar materiales, como semillas, y dispersarlos al saltar. "Para esta prueba, nos inspiramos en la dispersión explosiva de semillas que observamos en la naturaleza, como en la Impatiens balsamina", explica Qing.

"Demostramos que una metashell de 100 milímetros era capaz de dispersar semillas en un área de 1,5 metros", concluye. De cara al futuro, los investigadores destacan que están interesados en explorar materiales biodegradables que funcionen con este diseño.

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También quieren investigar diversas aplicaciones potenciales. "Estamos abiertos a colaborar con otros investigadores o con el sector privado para encontrar maneras de aprovechar esta tecnología", señala Jie Yin.

Un invento autónomo que cuenta con otra serie de ventajas. Por ejemplo, al no disponer de electrónica ni batería, reduce la huella ecológica y facilita el reciclaje o compostaje; y se puede usar para dispersar semillas en zonas remotas o inaccesibles sin maquinaria pesada.