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Jul 09, 2023

Robô minhoca bioinspirado: um andróide para procurar vida planetária subterrânea?

Pesquisadores do Istituto Italiano di Tecnologia (IIT-Instituto Italiano de Tecnologia) em Gênova criaram um novo robô macio inspirado na biologia das minhocas, que é capaz de rastejar graças a materiais macios

Pesquisadores do Istituto Italiano di Tecnologia (IIT-Instituto Italiano de Tecnologia) de Gênova realizaram um novo robô macio inspirado na biologia das minhocas, que é capaz de rastejar graças a atuadores macios que se alongam ou comprimem, quando o ar passa por eles ou é prolongado. O protótipo foi descrito na revista internacional Scientific Reports of the Nature Portfolio e é o ponto de partida para o desenvolvimento de dispositivos para exploração subterrânea, mas também para operações de busca e salvamento em espaços confinados e para a exploração de outros planetas.

Pesquisadores do Istituto Italiano di Tecnologia (IIT-Instituto Italiano de Tecnologia) de Gênova realizaram um novo robô macio inspirado na biologia das minhocas, que é capaz de rastejar graças a atuadores macios que se alongam ou comprimem, quando o ar passa por eles ou é prolongado. O protótipo foi descrito na revista internacional Scientific Reports of the Nature Portfolio e é o ponto de partida para o desenvolvimento de dispositivos para exploração subterrânea, mas também para operações de busca e salvamento em espaços confinados e para a exploração de outros planetas.

A natureza oferece muitos exemplos de animais, como cobras, minhocas, caracóis e lagartas, que usam tanto a flexibilidade de seus corpos quanto a capacidade de gerar ondas físicas viajantes ao longo de seu corpo para se mover e explorar diferentes ambientes. Alguns de seus movimentos também são semelhantes aos das raízes das plantas.

Inspirar-se na natureza e, ao mesmo tempo, revelar novos fenómenos biológicos ao mesmo tempo que desenvolve novas tecnologias é o principal objetivo do laboratório de robótica BioInspired Soft coordenado por Barbara Mazzolai, e este robô tipo minhoca é a mais recente invenção do seu grupo.

A criação de um robô semelhante a uma minhoca foi possível através de uma compreensão e aplicação completas da mecânica de locomoção das minhocas. Eles usam contrações alternadas das camadas musculares para se impulsionarem abaixo e acima da superfície do solo, gerando ondas peristálticas retrógradas. Os segmentos individuais de seu corpo (metâmeros) possuem uma quantidade específica de fluido que controla a pressão interna para exercer forças e realizar padrões de movimento independentes, localizados e variáveis.

Os pesquisadores do IIT estudaram a morfologia das minhocas e encontraram uma maneira de imitar seus movimentos musculares, suas câmaras celômicas de volume constante e a função de seus pêlos semelhantes a cerdas (cerdas), criando soluções robóticas suaves.

A equipe desenvolveu um atuador peristáltico suave (PSA) que implementa os movimentos musculares antagônicos das minhocas; de uma posição neutra, ele se alonga quando o ar é bombeado para dentro dele e se comprime quando o ar é extraído dele. Todo o corpo da minhoca robótica é composto por cinco módulos PSA em série, conectados por interligações. O protótipo atual tem 45 cm de comprimento e pesa 605 gramas.

Cada atuador possui uma pele elastomérica que encapsula uma quantidade conhecida de fluido, imitando assim o volume constante de fluido celômico interno nas minhocas. O segmento da minhoca torna-se mais curto longitudinalmente e mais largo circunferencialmente e exerce forças radiais à medida que os músculos longitudinais de uma câmara individual de volume constante se contraem. Antagonicamente, o segmento torna-se mais longo ao longo do eixo ântero-posterior e mais fino circunferencialmente com a contração dos músculos circunferenciais, resultando em forças de penetração ao longo do eixo.

Cada atuador demonstra um alongamento máximo de 10,97 mm a 1 bar de pressão positiva e uma compressão máxima de 11,13 mm a 0,5 bar de pressão negativa, único em sua capacidade de gerar forças longitudinais e radiais em um único módulo de atuador.

Para impulsionar o robô em uma superfície plana, pequenas almofadas de fricção passiva inspiradas nas cerdas das minhocas foram fixadas na superfície ventral do robô. O robô demonstrou locomoção aprimorada com uma velocidade de 1,35 mm/s.

Este estudo não apenas propõe um novo método para o desenvolvimento de um robô peristáltico semelhante a uma minhoca, mas também fornece uma compreensão mais profunda da locomoção a partir de uma perspectiva bioinspirada em diferentes ambientes. As aplicações potenciais para esta tecnologia são vastas, incluindo exploração subterrânea, escavação, operações de busca e salvamento em ambientes subterrâneos e exploração de outros planetas. Este robô macio escavador bioinspirado é um avanço significativo no campo da robótica leve e abre a porta para novos avanços no futuro.