Un innovador diseño de UAV permite a los científicos recolectar muestras biológicas de delfines sin molestarlos
Por Jim Magil, editor de artículos de DRONELIFE
Los científicos que estudian a los delfines llevan mucho tiempo desconcertados por el problema de cómo evaluar la salud de estos animales en la naturaleza. Pero gracias a un sistema basado en drones diseñado por investigadores de Texas y Oklahoma, pronto podrán diagnosticar las funciones corporales de estos mamíferos en medio del océano.
Hace unos siete años, el profesor Jason Bruck, cuyo trabajo incluye el estudio de los cetáceos (el orden de animales marinos que incluye ballenas, delfines y marsopas), se enfrentó a un problema. Aunque en ese momento, los drones como el Mocosobotdesarrollado por la empresa con sede en Massachusetts Alianza oceánica y Facultad de Ingeniería OlinAunque se había utilizado durante varios años para medir la salud de las ballenas, la tecnología no era adecuada para el estudio de cetáceos más pequeños.
El sistema Snotbot funciona haciendo volar un cuadricóptero a través del chorro de agua que sale por el orificio de la espalda de la ballena para recolectar muestras biológicas.
“Como una ballena grande respira a 15 metros de altura, eso es fácil de hacer”, dijo Bruck, quien actualmente trabaja como profesor adjunto de biología en la Universidad Estatal Stephen F. Austin en Nacogdoches, Texas. “Pero cuando intentaron emplear algunas de estas técnicas en cetáceos pequeños, como delfines y marsopas, no funcionó”.
Un problema era que, a diferencia de las ballenas, que ignoran en gran medida el zumbido del cuadricóptero que las sobrevuela, los delfines son mucho más sensibles a la presencia de objetos en el aire y al ruido que los acompaña en el entorno del animal. Un segundo problema tenía que ver con la corriente descendente de los rotores del cuadricóptero, que disiparía la columna de humo del espiráculo de la marsopa, en lugar de permitir que se recogiera.
“No se pueden recolectar estas muestras biológicas simplemente colocando placas de Petri en un Inspire y esperando que todo salga bien. Por eso, analizamos el problema y dijimos: ‘Bien, ¿cómo lo solucionamos?’”, afirmó.
Mientras luchaba con este dilema, Bruck se trasladó de la Universidad de St. Andrews en Escocia, donde estaba completando su trabajo posdoctoral, a la Universidad Estatal de Oklahoma, donde trabajó durante un tiempo como profesor asistente visitante. Mientras estaba en la OSU, se reunió con miembros del equipo de investigación de drones de esa universidad, que estaban trabajando en el desarrollo de drones más silenciosos. «Eso es algo que definitivamente tendrías que hacer con un dron que se supone que debe recolectar una muestra de aliento de un delfín mular», dijo.
Jamey Jacob, director del departamento de OSU y profesor de ingeniería mecánica y aeroespacial, retoma la historia.
“Jason se acercó a nosotros cuando estaba aquí en el Departamento de Biología Integrativa de la OSU”, dijo Jacob. “Nos presentó esta idea y nos dijo: ‘Esto es un desafío y nos gustaría ver si sus estudiantes del programa de ingeniería aeroespacial pueden trabajar en una solución para esto’”.
El equipo de drones de OSU comenzó a trabajar en el diseño de un vehículo aéreo no tripulado que fuera lo suficientemente “sigiloso” para acercarse a un delfín sin molestar al animal.
“Tienen los ojos a ambos lados de la cabeza, pero nos dimos cuenta de que justo detrás de ellos tienen un punto ciego”, dijo Jacob. Una vez que determinaron cómo debería acercarse el dron al animal, el siguiente desafío del equipo fue idear un diseño de dron que resolviera el problema del ruido.
“Nos dimos cuenta rápidamente de que podían oír fácilmente cosas como pequeños rotores cuadricópteros y que reaccionarían ante ellos si oyeran el ruido”. El equipo pronto abandonó el diseño del cuadricóptero y comenzó a trabajar en una aeronave no tripulada de ala fija que fuera más silenciosa que un cuadricóptero y tuviera el beneficio adicional de tener la resistencia para volar kilómetros sobre el océano hasta donde se pudiera encontrar una manada de delfines.
En el marco del proyecto denominado PHASM (Passive Health Assessment for Sea Mammals), y utilizando componentes de drones disponibles comercialmente, el equipo de la OSU construyó una aeronave eléctrica de despegue y aterrizaje vertical (EVTOL), que podría ser lanzada manualmente desde un barco en el mar y guiada hasta su objetivo mediante tecnología de visión en primera persona. En su vuelo de regreso al barco, los operadores del dron utilizarían una red para atrapar la aeronave y traerla de vuelta a bordo.
El equipo le dio a cada versión del dron un nombre para distinguirlo de los modelos anteriores. “Flipper, por ejemplo, fue el modelo más reciente que usamos”, dijo Jacob.
Bruck dijo que la versión final del avión que diseñaron sus colegas fue un HEEWING T2 Cruza modificado. “Pero se le quitó todo y se le pusieron todos los componentes electrónicos nuevos y un cono de morro completamente nuevo para incorporar el sifón”.
El sifón es la pieza fundamental del equipo del dron, especialmente diseñado para capturar el pequeño volumen de aire que exhala el delfín a través del espiráculo. “Tiene un iris que se abre como una flor y luego el vacío succiona el aire”, explicó.
Para garantizar que el sifón pudiera recoger muestras de la grasa de los delfines en estado salvaje, el equipo de la OSU creó un simulador de la grasa en el laboratorio, que expulsaría un volumen de material similar al que expulsaría un animal vivo. El equipo realizó pruebas de vuelo en el laboratorio y en el campo de vuelo de drones de la OSU en Stillwater, Oklahoma, antes de pasar a realizar pruebas con delfines vivos en Dolphin Quest, una atracción turística comercial, en Oahu, Hawái.
Bruck dijo que, una vez finalizadas las pruebas con éxito, los investigadores esperan obtener la aprobación de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica para utilizar la tecnología en mar abierto en el próximo mes aproximadamente. Los planes prevén que el equipo de investigación comience a realizar vuelos con drones para estudiar la vulnerable población de delfines en la bahía de Galveston en diciembre o principios de enero.
“Es una población de más de 160 animales que no se van a ninguna parte. Nunca se irán”, dijo. “Por eso, la idea sería salir en un bote y buscar a los animales”.
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Jim Magill es un escritor radicado en Houston con casi un cuarto de siglo de experiencia cubriendo desarrollos técnicos y económicos en la industria del petróleo y el gas. Tras jubilarse en diciembre de 2019 como editor sénior de S&P Global Platts, Jim comenzó a escribir sobre tecnologías emergentes, como inteligencia artificial, robots y drones, y las formas en que contribuyen a nuestra sociedad. Además de DroneLife, Jim colabora con Forbes.com y su trabajo ha aparecido en Houston Chronicle, US News & World Report y Unmanned Systems, una publicación de la Association for Unmanned Vehicle Systems International.
Miriam McNabb es la editora en jefe de DRONELIFE y directora ejecutiva de JobForDrones, un mercado de servicios profesionales para drones, y una observadora fascinada de la industria emergente de los drones y el entorno regulatorio para los drones. Miriam ha escrito más de 3000 artículos centrados en el espacio de los drones comerciales y es una oradora internacional y una figura reconocida en la industria. Miriam tiene un título de la Universidad de Chicago y más de 20 años de experiencia en ventas y marketing de alta tecnología para nuevas tecnologías.
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