Robô submarino tem sistema sensorial inspirado em peixes cegos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 20/04/2010

O robô submarino Snookie está sendo usado para testar a tecnologia de sensores e algoritmos inspirados pelo sistema de linha lateral, um órgão sensorial que permite que peixes e alguns anfíbios se orientem.
[Imagem: Institut für Theoretische Biophysik/TUM]

Órgão sensorial

Ainda que os robôs submarinos já estejam monitorando todos os oceanos da Terra, navegar em águas turvas nunca foi uma tarefa fácil.

E se já é complicado desenvolver sistemas de visão artificial que funcionem na água limpa, tentar enxergar onde não dá mesmo para ver é uma tarefa virtualmente impossível.

Por isso, pesquisadores da Universidade Técnica de Munique resolveram esquecer os olhos e se inspiraram nos bagres cegos, que não possuem olhos, para desenvolver um robô capaz de navegar por águas turvas ou mesmo na escuridão total.

Os bagres cegos são peixes que vivem nos ambientes sempre escuros das cavernas. Eles, assim como alguns anfíbios, guiam-se por meio da chamada "linha lateral", um órgão sensorial distribuído ao longo de seu corpo que permite a detecção de movimentos.

Robôs autônomos

Os pesquisadores acreditam que a criação de uma linha lateral artificial permitirá que os robôs submarinos trabalhem de forma autônoma em operações que vão desde a exploração do mar profundo até a inspeção de tubulações de esgoto ou de transporte de qualquer tipo de líquido.

Para ser autônomo, executando suas tarefas de forma independente, sem que cada passo tenha que ser previamente detalhado em um programa, um robô deve se basear em suas próprias "percepções sensoriais" - é para isso que existem os sensores.

O problema é que os sensores costumam falhar em ambientes agressivos, tomados por fumaça, poeira e altas temperaturas - ou por água suja. Por isso os pesquisadores se voltaram para o estudo das estruturas biológicas existentes nos animais, tentando reproduzi-las - o que é conhecido como biomimetismo.

"Visão cega"

Ao contrário do homem, os peixes e escorpiões, e mesmo os sapos, têm órgãos sensoriais mais precisos para situações nas quais os olhos não conseguem cumprir seu papel ou não são a melhor opção.

Esses animais não apenas são capazes de detectar minúsculas diferenças de pressão e vibrações sutis demais para serem detectadas pelo homem, como eles usam esses sentidos para formar uma imagem exata do seu entorno, permitindo-lhes decidir, por exemplo, a melhor forma de atacar uma presa ou de se esconder de um predador.

O biofísico Leo van Hemmen e seus colegas estão estudando como os animais fazem isso. Construir sensores artificiais com uma precisão que imite a sensibilidade dos animais já é possível, mas é preciso também desenvolver algoritmos que reproduzam como seus cérebros processam essas informações.

Esses algoritmos poderão então ser codificados na forma de programas de computador capazes de receber as leituras dos sensores e criar imagens do ambiente onde os robôs se encontram.

Os peixes e alguns anfíbios guiam-se por meio da chamada "linha lateral", um órgão sensorial distribuído ao longo de seu corpo que permite a detecção de movimentos.
[Imagem: Institut für Theoretische Biophysik/TUM]

O grande desafio é que diferenças de pressão são muito mais difíceis de rastrear com precisão do que as ondas de luz. Podemos perceber facilmente isto quando, ao ouvirmos um som que chama nossa atenção, nossos olhos automaticamente se voltam para o eventual local de onde saiu o som, tentando confirmar sua origem.

Os animais não precisam disso, podendo precisar a origem das vibrações e agir em conformidade com elas.

Evolução robótica

Os primeiros resultados são promissores. Utilizando informações colhidas do comportamento dos bagres cegos e de escorpiões - que possuem sensores de pressão semelhantes ao da linha lateral dos peixes, só que embaixo dos pés - os cientistas criaram algoritmos que estão sendo utilizados para controlar um robô-submarino chamado Snookie.

O Snookie é uma espécie de peixe-robô feito de acrílico e alumínio, com cerca de 80 centímetros de comprimento e 30 centímetros de diâmetro, com seis hélices para movimentação e posicionamento.

Por enquanto, os sensores - mais precisamente, termistores - estão colocados apenas no nariz do robô, a grande porção amarela frontal.

Quando ocorre uma alteração na velocidade do fluxo, isso imediatamente causa uma alteração na dispersão de calor através de um fio aquecido. Esta alteração pode ser medida eletronicamente com grande velocidade, em intervalos de um décimo de segundo e usando uma quantidade mínima de energia elétrica.

Esses sensores de pressão registram flutuações de menos de um por cento sobre uma área de apenas alguns milímetros quadrados.

A precisão obtida na navegação foi tão grande que os pesquisadores já estão pensando em utilizar o sistema também em robôs comuns, que operam fora da água, já que a análises dos fluxos de ar e calor são mais precisos dos que os sistemas de rastreamento por laser ou por infravermelho utilizados atualmente.

E, da mesma forma que os animais evoluíram da água para a terra, os robôs preparados para a água poderão dar seus próprios passos rumo à vida na superfície, levando a biomimética aonde nunca se julgou possível.

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