Créditos: Imagen: John Freidah, MIT MechE

Cuando Michelle Kornberg estaba a punto de graduarse del MIT, quería utilizar sus conocimientos de ingeniería mecánica y oceánica para hacer del mundo un lugar mejor. Afortunadamente, encontró el proyecto perfecto de la clase final: apoyar los productos del mar sostenibles ayudando a los acuicultores a cultivar ostras.

“Es nuestra responsabilidad utilizar nuestras habilidades y oportunidades para trabajar en problemas que realmente importan”, dice Kornberg, quien ahora trabaja para una empresa de acuicultura llamada Innovasea. “La sustentabilidad alimentaria es increíblemente importante desde un punto de vista ambiental, por supuesto, pero también es importante a nivel social. Los más vulnerables serán los más afectados por la crisis climática, y creo que la sostenibilidad y la disponibilidad de los alimentos realmente importan en ese frente ".

El proyecto llevado a cabo por la clase final de Kornberg, 2.017 (Diseño de sistemas robóticos electromecánicos), surgió de las conversaciones entre Michael Triantafyllou, profesor Henry L. y Grace Doherty del MIT en Ciencias e Ingeniería Oceánica y director del MIT Sea Grant, y Dan Ward. . Ward, un experimentado criador de ostras y biólogo marino, es propietario de Ward Aquafarms en Cape Cod y ha trabajado extensamente para hacer avanzar la industria de la acuicultura buscando soluciones a algunos de sus mayores desafíos.

Hablando con Triantafyllou en MIT Sea Grant, parte de una red de programas universitarios establecidos por el gobierno federal para proteger el medio ambiente costero y la economía, Ward explicó que cada una de sus miles de bolsas de ostras de malla flotante deben entregarse alrededor de 11 veces al año. El volteo permite que las algas, percebes y otros organismos "bioincrustantes" que crecen en la parte de la bolsa debajo de la superficie del agua estén expuestos al aire y la luz, para que puedan secarse y desprenderse. Si no se realiza esta tarea, se bloquea el flujo de agua a las ostras, necesaria para su crecimiento.

Un trabajador agrícola voltea las bolsas en un kayak, y la tarea es monótona, a menudo realizada en aguas turbulentas y con mal tiempo, y ergonómicamente perjudicial. "Es un poco horrible, en términos generales", dice Ward, y agrega que paga alrededor de $ 3500 por año para que se entreguen las bolsas en cada uno de sus dos sitios agrícolas, y lucha por encontrar trabajadores que quieran hacer el trabajo de voltear bolsas que puede crecer hasta un peso de 60 o 70 libras justo antes de que se cosechen las ostras.

Cuando se le presentó este problema, la clase final en la que estaba Kornberg, compuesta por seis estudiantes de ingeniería mecánica, ingeniería oceánica e ingeniería eléctrica y ciencias de la computación, aportaron una lluvia de ideas. La mayoría de las soluciones, dice Kornberg, involucraron un robot autónomo que se haría cargo de voltear la bolsa. Fue durante esa clase que nació la versión original del “Oystamaran”, un catamarán con un mecanismo de volteo entre sus dos cascos.

La participación de Ward en el proyecto ha sido importante para su evolución. Dice que ha revisado muchos proyectos en su trabajo en juntas asesoras que proponen nuevas tecnologías para la acuicultura. A menudo, no se corresponden con los desafíos reales que enfrenta la industria.

“Siempre fue Ya tengo este vehículo operado por control remoto; ¿Te sería útil como criador de ostras si me pusiera algún tipo de sensor?”, dice Ward. “Intentan integrar la robótica en la acuicultura sin ninguna colaboración de la industria, lo que conduce a un producto robótico que no resuelve ninguno de los problemas que experimentamos en la granja. Ha sido emocionante tener la oportunidad de trabajar con MIT Sea Grant para empezar desde cero. Su enfoque ha sido: "¿Cuál es el problema y cuál es la mejor manera de resolverlo?" Tenemos una necesidad real de robótica en la acuicultura, pero hay que abordarla desde la perspectiva del cliente, no desde la perspectiva de la tecnología ".

Triantafyllou dice que si bien la tarea que realiza el robot es similar al trabajo realizado por robots en otras industrias, la "dificultad especial" que los estudiantes enfrentaron al diseñar el Oystamaran fue su entorno de trabajo.

"Tiene un dispositivo flotante, que debe ser autopropulsado y que debe encontrar estos objetos en un entorno que no sea ordenado", dice Triantafyllou. “Es una combinación de visión y navegación en un entorno que cambia, con corrientes, viento y olas. Muy rápidamente, se convierte en una tarea complicada ".

Kornberg, quien había construido el mecanismo de volteo central original y la estructura básica de la embarcación como miembro del personal en MIT Sea Grant después de graduarse en mayo de 2020, trabajó como instructor de laboratorio para la próxima clase final relacionada con el proyecto en la primavera de 2021. Andrew Bennett, administrador de educación en MIT Sea Grant, co-enseñó esa clase, en la que los estudiantes diseñaron una versión 2.0 de Oystamaran, que se probó en Ward Aquafarms y logró voltear varias filas de bolsas mientras se controlaba de forma remota. Los siguientes pasos implicarán hacer que la embarcación sea más autónoma, para que se pueda botar, navegar de forma autónoma hasta las bolsas de ostras, darles la vuelta y regresar al punto de lanzamiento. Esta primavera se llevará a cabo una tercera clase final relacionada con el proyecto.

Bennett dice que el resultado ideal de un proyecto sería: “Hemos probado el concepto y ahora alguien en la industria dice: Sabes, se puede ganar dinero con las ostras. Creo que me haré cargo. Y luego se lo entregamos a ellos ".  

Mientras tanto, dice que surgió un desafío inesperado al hacer que el Oystamaran pasara entre filas apretadas de bolsas de ostras en el centro de una matriz.

“¿Cómo se balancea un robot entre las cosas sin arruinar algo? Tiene que moverse de alguna manera, lo cual es un problema de controles fascinante ”, dice Bennett, y agrega que el problema es una fuente de entusiasmo, en lugar de frustración, para él. “Me encantan los nuevos desafíos y me encanta cuando encuentro un problema que nadie esperaba. Esos son los divertidos ".

Triantafyllou llama al Oystamaran "una novedad para la industria", y explica que el proyecto ha demostrado que los robots pueden realizar tareas extremadamente útiles en el océano y servirán como modelo para futuras innovaciones en acuicultura.

“Con solo mostrar el camino, este puede ser el primero de varios robots”, dice. “Atraerá talento a la agricultura oceánica, lo cual es un gran desafío y también un beneficio para la sociedad al tener un medio confiable de producir alimentos a partir del océano”.

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