Diseño y simulación de una aleta bioinspirada en el pargo rojo (Lutjanus campechanus) mediante el control de actuadores de Nitinol

Resumen

La robótica bioinspirada busca replicar principios biomecánicos de organismos vivos para optimizar la eficiencia de sistemas robóticos, destacando el pargo rojo (Lutjanus campechanus) como un modelo relevante por su maniobrabilidad acuática. Este estudio tuvo como objetivo diseñar e implementar una aleta caudal robótica bioinspirada, utilizando alambre de nitinol como actuador con memoria de forma. Adoptó un enfoque cuantitativo, con un diseño experimental y se enmarcó dentro de una investigación aplicada. Se desarrolló un prototipo funcional basado en un modelo CAD en Fusion 360, con una estructura modular compuesta por tres eslabones conectados mediante pares de cables de nitinol, activados por señales PWM desde un microcontrolador Arduino Nano. Las simulaciones por elementos finitos permitieron optimizar la curvatura de la aleta a 30°, logrando una oscilación de 15° y una reducción del 25% en tensiones internas respecto a modelos iniciales. Además, se obtuvo una mejora del 20% en la eficiencia de propulsión. El valor de fuerza de contracción estimado para el alambre de 0,2 mm de diámetro fue de 0,196 N, suficiente para emular el movimiento natural del pez. Estos resultados experimentales demuestran que la integración de nitinol y control PWM constituye una alternativa efectiva y viable para la locomoción en robótica blanda subacuática, ofreciendo flexibilidad estructural sin necesidad de componentes mecánicos tradicionales.