El desafío fundamental que enfrentaban los investigadores radicaba en una realidad física simple pero implacable: el agua es aproximadamente 800 veces más densa que el aire. Pocos diseños de ingeniería logran manejar ese salto abrupto en resistencia sin cambiar componentes entre medios. El equipo del MIT y EPFL resolvió el problema mediante dos decisiones de diseño clave.

En primer lugar, el robot utiliza alas flexibles que se adaptan activamente a cada medio. Bajo el agua, las alas se doblan pasivamente hasta un 90%, lo que reduce la carga en el motor y acorta el barrido efectivo de cada aleteo. En el aire, las mismas alas pueden batirse a una frecuencia de hasta 11 hertzios. Bajo el agua, esa frecuencia desciende entre 0,1 y 6 hertzios, según reportes de la investigación.

En segundo lugar, el robot es neutralmente flotante, lo que significa que ni flota hacia arriba ni se hunde por su propio peso. Este detalle es crítico porque luchar contra la flotabilidad consumiría rápidamente la batería limitada del dispositivo. El cuerpo está sellado de manera individual para impermeabilizarlo, y las alas reciben un tratamiento especial para repeler el agua.

El verdadero obstáculo técnico, sin embargo, no fue nadar o volar por separado, sino la fracción de segundo en que el robot debe impulsarse fuera del agua usando únicamente sus alas. Fallar en esa transición significa que todo el concepto se desmorona. El robot logra esta maniobra en menos de un segundo, utilizando entre 8 y 10 aleteos, pero solo dentro de un conjunto muy estrecho de condiciones.

Las alas requieren una rigidez intermedia —ni demasiado rígidas ni demasiado flexibles—. La cola debe ser corta y estar pegada al cuerpo, porque una cola larga sumergida arrastra el robot hacia abajo durante la salida del agua. El ángulo de salida debe rondar los 70 grados. Demasiado plano, y la cola lo arrastra hacia abajo; demasiado vertical, y el robot se voltea y cae de nuevo al agua.

El robot pesa 250 gramos (8,8 onzas) y, según el equipo, es la primera máquina a escala de pájaro en completar este ciclo entero utilizando únicamente movimiento de aleteo. No tiene propulsores, no tiene patas, y no tiene ningún mecanismo de plegado tipo origami para cambiar de modo.

Más allá del logro de ingeniería, el robot funciona como un modelo físico para probar ideas sobre aves buceadoras reales. El equipo sugiere que las aves que reducen su envergadura alar bajo el agua probablemente lo hacen más para ganar velocidad que para ahorrar energía, un detalle que es difícil de probar en animales vivos pero más fácil de explorar en una versión robótica controlada.

Los investigadores también señalan que las especies buceadoras más pesadas probablemente dependen de sus patas para lanzarse, algo que este robot omite completamente. Tanto las aves reales como el robot parecen operar en un rango de eficiencia aerodinámica similar, descrito por una proporción llamada número de Strouhal, que oscila entre 0,2 y 0,4 para ambos.

Según los datos del equipo, una vez que un viaje se extiende más allá de aproximadamente 15,5 metros (51 pies), volar simplemente consume menos energía que nadar. Entonces, si el destino es lo suficientemente lejano, este pájaro mecánico preferiría salir del agua, volar sobre ella y bucear nuevamente más tarde, la misma lógica que hace que una persona elija caminar alrededor del borde de un lago en lugar de vadear agua hasta la cintura.

El sistema aún no es autónomo. Las pruebas hasta ahora se han basado en lanzamientos manuales y activación simple basada en temporizador o disparador. Los investigadores indican que las próximas prioridades son la navegación autónoma, mejor rendimiento en agua salada, y mayor alcance y resistencia. Si estas piezas se unen, el robot podría encontrar uso en monitoreo ambiental: muestreo de lagos, ríos, costas y ecosistemas marinos, esencialmente un dron anfibio con ambiciones de gaviota.

Con un costo de aproximadamente 300 dólares estadounidenses en materiales, utilizando piezas que cualquiera puede obtener, el pájaro robótico es lo suficientemente económico para replicar. El equipo ha publicado archivos CAD abiertos, por lo que cualquiera con una impresora 3D en casa puede construir uno.

Raphael Zufferey, profesor asistente de ingeniería mecánica en el MIT, describió la visión del proyecto: "Nuestro sueño es que oceanógrafos, biólogos marinos y miembros de comunidades costeras lancen este robot desde un bote o desde la orilla, y volaría cerca del área de interés, como un iceberg, una instalación portuaria o sobre una manada de ballenas. Se zambulliría en el agua para tomar una medición o recopilar una muestra, y volaría de regreso para entregar los datos a una fracción del costo de los métodos tradicionales. Luego podría volver a salir a bucear nuevamente."

La investigación ha sido publicada en la revista Science, según reportes de New Atlas.