Desarrollo del sistema motriz virtual de una plataforma subacuática móvil inspirada en biomimetismo

Development of a virtual drive system of an underwater mobile platform inspired in biomimicry

En este artículo se presenta el modelo virtual de una plataforma subacuática móvil inspirada en biomimetismo seleccionando como sistema de locomoción el modo de un pez subcarangiforme, el que se basa en las aletas caudal y de cuerpo (BCF Body and Caudal Fins) para su propulsión. Este modo utiliza las dos terceras partes del cuerpo para generar el empuje y se caracteriza por ser un modo de alta maniobrabilidad. Para el desarrollo del modelo se llevó a cabo un modelamiento del prototipo en 3D utilizando un software de diseño asistido por computador (CAD), un análisis considerando la cinemática directa e inversa y un sistema de control para la navegación implementando la lógica difusa. En este modelo se desarrolló un algoritmo basado en métodos geométricos para dar solución a la cinemática inversa considerando el área de trabajo de la plataforma y dividiéndola por subáreas y así poder llevar a cabo un análisis de posición, velocidad, aceleración y torque de cada articulación del pez robótico. También se desarrolló un algoritmo de navegación utilizando la lógica difusa como método de control no lineal. Los resultados obtenidos representan una aproximación del comportamiento de los peces modo subcarangiforme que son de gran interés para el futuro desarrollo e implementación de una plataforma subacuática física inspirada en biomimetismo.

INTRODUCCIÓN

El desarrollo e implementación actual de cualquier plataforma subacuática es un proceso costoso que incluye un estudio detallado del comportamiento y propiedades físicas del cuerpo y el medio. Cualquier desarrollo en esta área implicaría en el entorno la construcción o compra del hardware que lo soporte. Esta situación conlleva a que los procesos de aprendizaje e investigación se vean retardados, limitando así la posibilidad de desarrollar nuevos métodos y sistemas. Buscando una solución a este problema, este artículo plantea la utilización de nuevas técnicas en este campo que permitan simular plataformas subacuáticas sin necesidad de ser fabricadas, lo que reduciría considerablemente la fase de experimentación y generaría una disminución en los costos, un aumento de la productividad y la calidad, haciéndolas así más competitivas.

El biomimetismo es el arte de usar la inspiración biológica en la ingeniería para simular y emular el desempeño de plataformas que se comportan como seres vivos [1]. La implementación de una plataforma subacuática para la investigación de nuevas fuentes de energía, alimento y minerales es un procedimiento poco común y costoso debido a su alto grado de complejidad y a la carencia de recursos para su desarrollo. Sin embargo, este proyecto está enfocado al desarrollo de una plataforma móvil subacuática inspirada en biomimetismo a nivel de simulación que considere los factores físicos de la plataforma y el medio, con el fin de dar un punto de partida a un proceso de investigación que permita desarrollar e implementar este tipo de plataformas a nivel físico.