La habilidad de las ardillas permitirá crear a los robots más ágiles

Estos roedores se desplazan a gran velocidad entre las ramas de los árboles, con una destreza que les ayuda a no cometer errores y no caer desde lo alto. Pero la tarea no es fácil porque las ramas se curvan en todas las direcciones, y pueden ser muy finas y doblarse debajo de las ardillas cuando intentan saltar en el aire, haciéndolas perder impulso de manera inmediata.

A pesar de todos estos retos, a los que se añaden los huecos imposibles a los que en ocasiones se enfrentan al saltar, las ardillas se mueven increíblemente bien. Estos animales han perfeccionado unas habilidades que les permiten superar incluso los aterrizajes más complicados, y así evitar la caída.

Un nuevo estudio, publicado en la revista Science, demuestra que las ardillas salvajes tienen en cuenta varios aspectos a la hora de moverse tan rápido, y en particular la relación entre la curvatura de las ramas y la distancia entre ellas. El resultado es que inventan maniobras de parkour sobre la marcha para no desprenderse de las ramas.

Pero, ¿cómo son capaces de tomar decisiones en cuestión de segundos de manera tan exitosa? ¿Cómo deciden si dan el salto o no? ¿Tienen en cuenta sus capacidades biomecánicas para saber si podrán aterrizar o no? Se trata de una importante cuestión de biología fundamental que une agilidad, equilibrio y resistencia.

Por eso, el equipo, liderado por la Universidad de California en Berkeley (EE UU), que ya había estudiado los movimientos de otros animales como las salamanquesas y las cucarachas y cómo sus cuerpos y extremidades les ayudan en situaciones difíciles, ha analizado los movimientos de las ardillas con un objetivo: crear algún día el primer robot del mundo con capacidades de ardilla.

“Trasladando estos principios al diseño de robots, esperamos desarrollar máquinas autónomas y dinámicas que puedan ir a cualquier parte de un terreno complicado para realizar tareas como la vigilancia del medio ambiente y la respuesta a catástrofes”, explica Nathaniel H. Hunt, ahora en la Universidad de Nebraska, EE UU, y primer autor del trabajo.

Los resultados, que permiten entender cómo toman el control estos animales, podrían permitir la fabricación de los robots inteligentes más ágiles jamás construidos. Estos autómatas tendrían un mejor control para desplazarse fácilmente por paisajes variados, como los escombros de un edificio derrumbado en busca de supervivientes o para acceder rápidamente a una amenaza ambiental.

Toma de decisiones en fracciones de segundo

Los investigadores realizaron una serie de experimentos con ardillas zorro orientales (Sciurus niger), recogidas en una arboleda del eucaliptos del campus de Berkeley, y trataron de comprender las decisiones que toman estos pequeños animales en fracciones de segundo cuando saltan de rama en rama en lo alto de los árboles.

Así, comprobaron cómo aprenden a saltar desde diferentes tipos de plataformas de propulsión —algunas flexibles, otras no— en solo unos pocos intentos, cómo cambian la orientación de su cuerpo en el aire en función de la calidad de su salto, y cómo son capaces de alterar sus maniobras de aterrizaje en tiempo real, dependiendo de la estabilidad de la percha final.

“En nuestros experimentos, las ardillas demostraron que podían combinar la toma de decisiones flexible, un aprendizaje rápido, movimientos de parkour innovadores y un repertorio de maniobras de recuperación en el aterrizaje para saltar con éxito en una serie de condiciones de ramas y huecos difíciles”, afirma Hunt.

Las ardillas, como organismo modelo, permiten entender así los límites biológicos del equilibrio y la agilidad, y no tienen rival, dicen los autores. “Si conseguimos entender cómo lo hacen, quizá descubramos principios generales de locomoción de alto rendimiento en las copas de los árboles y otros terrenos complejos que se apliquen a los movimientos de otros animales y robots”, añade.

Casi nunca se caen de las ramas

El grupo de investigadores diseñó un recorrido artificial entre los árboles, y descubrió que, como era de esperar, cuanto más endeble era la rama desde la que las ardillas tenían que saltar, más cautelosas eran. Sin embargo, estos roedores tardaron solo unos pocos intentos en adaptarse a las diferentes plataformas.

“Cuando saltan a través de un hueco, deciden desde dónde hacerlo basándose en el equilibrio entre la flexibilidad de la rama y el tamaño del hueco que deben atravesar”, señala Hunt. “Y cuando encuentran una rama con nuevas propiedades mecánicas, aprenden a ajustar su mecánica de lanzamiento en unos pocos saltos”, continúa.

Según indica el científico, en los experimentos “aprendieron muy rápidamente a recalibrar sus movimientos de propulsión desde la rama altamente flexible para aumentar el impulso y reducir el tamaño de sus errores de aterrizaje en los saltos posteriores”.

Esta flexibilidad de comportamiento que se adapta a la mecánica y la geometría de las estructuras de salto y aterrizaje es importante para lanzarse con precisión a través de un hueco y así aterrizar en un objetivo pequeño, destacan los autores.

Pero no siempre calculan por igual la curvatura de la rama al saltar y la distancia del hueco. De hecho, la estabilidad de la rama fue seis veces más importante que la distancia del hueco para decidir si saltaban o no durante los experimentos. Según los investigadores, esto puede deberse a que las ardillas saben que sus afiladas garras las salvarán si calculan mal.

“Si fallan, si no aciertan a poner el centro de su cuerpo justo en la percha de aterrizaje, son increíbles para poder agarrarse a ella. Se balancean por debajo o por encima. Simplemente no se caen”, dicen los científicos. Es en este momento cuando las ardillas buscan la mejor estrategia, y cuando que entran en juego la exploración y la innovación.

“Si saltan en el aire con demasiada o poca velocidad, pueden usar una variedad de maniobras de aterrizaje para compensar”, subraya Hunt. “Y si saltan demasiado lejos, ruedan hacia delante alrededor de la rama. Si saltan poco, aterrizan con las patas delanteras y se balancean por debajo antes de subirse a la percha”, dice. Por eso, al final ninguna acaba cayendo.

Con información de Science y Agencia SINC