Arraias inspiram robô macio mais rápido já construído

Redação do Site Inovação Tecnológica - 17/12/2024

Robô arraia bateu recorde de velocidade de natação entre todos os robôs de corpo macio já construídos.
[Imagem: Haitao Qing et al. - 10.1126/sciadv.adq4222]

Robô arraia

Pesquisadores bateram seu próprio recorde de robô macio nadador mais rápido do mundo melhorando seu projeto anterior, inspirado nas arraias manta.

E, enquanto o robô anterior era pouco mais do que uma prancha nadadora - a equipe na verdade o chamava de "borboleta nadadora" -, o novo projeto é mais propriamente biomimético, uma vez que agora tornou-se uma arraia robótica que nada tanto na superfície quanto embaixo d'água.

"Há dois anos, demonstramos um robô aquático macio que era capaz de atingir velocidades médias de 3,74 comprimentos corporais por segundo," conta o professor Jie Yin, da Universidade Estadual da Carolina do Norte, nos EUA. "Melhoramos esse projeto. Nosso novo robô macio é mais eficiente em termos energéticos e atinge uma velocidade de 6,8 comprimentos de corpo por segundo. Além disso, o modelo anterior só conseguia nadar na superfície da água. Nosso novo robô é capaz de nadar para cima e para baixo ao longo da coluna de água."

O robô macio tem nadadeiras em formato de arraia manta e é feito de um material que é estável quando as nadadeiras estão bem abertas. As aletas são fixadas a um corpo flexível de silicone que contém uma câmara que pode ser bombeada com ar. Inflar a câmara-de-ar força as nadadeiras a dobrarem - semelhante ao movimento descendente quando uma manta bate suas nadadeiras. Quando o ar sai da câmara, as aletas voltam espontaneamente à sua posição inicial.

Esse sistema de atuadores pneumáticos simplifica muito o projeto.

"Bombear ar para dentro da câmara introduz energia no sistema," explica o pesquisador Haitao Qing. "As aletas querem retornar ao seu estado estável, então liberar o ar também libera a energia nas aletas. Isso significa que precisamos apenas de um atuador para o robô e permite uma atuação mais rápida."

No teste final, o robô demonstrou sua potência arrastando todos os equipamentos necessários para que ele funcione.
[Imagem: Haitao Qing et al. - 10.1126/sciadv.adq4222]

Engenharia de ponta com conceitos simples

As simulações e os experimentos mostraram que o jato de água descendente produzido pelo movimento das barbatanas do robô é mais forte do que seu jato ascendente. Quando o robô bate as asas rapidamente, ele sobe, mas basta diminuir a frequência das batidas para que ele vá mais para o fundo.

"Quando as arraias nadam, elas produzem dois jatos de água que as movem para frente. As mantas alteram sua trajetória alterando seu movimento de natação. Adotamos uma técnica semelhante para controlar o movimento vertical deste robô nadador. Ainda estamos trabalhando em técnicas que nos darão um bom controle sobre os movimentos laterais," contou o pesquisador Jiacheng Guo.

Os pesquisadores demonstraram a funcionalidade do robô flexível de duas maneiras diferentes. Na primeira, o robô foi capaz de navegar por um percurso complexo, com obstáculos dispostos na superfície e no fundo de um tanque de água, mas ele ficou ancorado, recebendo ar comprimido do exterior. No segundo teste, o robô transportou uma carga útil na superfície da água, incluindo a sua própria fonte de ar e de energia, apontando para um futuro totalmente autônomo.

"Este é um projeto de engenharia de ponta, mas os conceitos fundamentais são bastante simples," disse Yin. "E, com apenas uma única entrada de atuação, nosso robô pode navegar em um ambiente vertical complexo. Agora estamos trabalhando para melhorar o movimento lateral e explorar outros modos de atuação, que irão melhorar significativamente as capacidades deste sistema. Nosso objetivo é fazer isso com um projeto que mantenha essa simplicidade elegante."

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