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Tecnologia

O robô-lagarto

Pesquisadores da Universidade da Geórgia, nos Estados Unidos, se inspiram em répteis e criam dispositivo capaz de se locomover sobre terrenos arenosos. O estudo deve ajudar na melhoria de veículos como os jipes enviados para explorar Marte

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postado em 25/03/2013 19:00 / atualizado em 25/03/2013 11:32

Bruna Sensêve

Com desenvoltura e agilidade ímpares, lagartos são capazes de atravessar extensas áreas desérticas, ultrapassando montes de areia sem dificuldade. Parece até que nadam sobre as dunas, tamanha a velocidade atingida. Os quatro membros elevam o dorso pesado, e as patas penetram a camada solta da superfície, empurrando os grãos. O mecanismo de locomoção é muito mais eficaz do que qualquer máquina já criada pelo homem. Então, por que não imitá-lo? Pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Geórgia (GT, na sigla em inglês), nos Estados Unidos, se inspiraram na locomoção desses répteis para melhorar os robôs usados em missões de resgate e na exploração de outros planetas, como Marte.

Um artigo publicado na revista Science mostra como esses cientistas projetaram um pequeno “robô-lagarto” de 13cm capaz de se mover de forma eficiente em uma plataforma de material seco e granular. O trabalho ajudará projetistas a prever como máquinas bem maiores se comportarão em terrenos movediços. Geralmente, o estudo do desempenho de um veículo em relação ao solo é chamado de terramechanics. Por meio desse campo, foram criados veículos off road, tratores, tanques militares e os jipes enviados à Lua e a Marte. O novo trabalho, liderado por Chen Li, adaptou o termo e criou o terradynamics, que busca estudar o movimento em terrenos deformáveis.

Segundo a pesquisadora Melany L. Hunt, da Divisão de Engenharia e Ciências Aplicadas do Instituto de Tecnologia da Califórnia, nesse caso, a locomoção do veículo depende criticamente da transmissão de forças entre o terreno e as rodas, tiras ou pernas do veículo. “As relações matemáticas para essas forças são frequentemente desconhecidas e dependem do estado e da propriedade dos grãos, da taxa de deformação e da velocidade de penetração do material”, afirma.

O professor da Escola de Física do GT e coautor do trabalho Daniel Goldman afirma que o protótipo desenvolvido também é capaz de fornecer a biólogos uma melhor compreensão de como os lagartos de areia correm por esses terrenos e ratos-canguru saltam por meios granulares, por exemplo. “De uma perspectiva biológica, abre-se uma nova área”, afirma Goldman, que estudou uma variedade de animais para aprender como a locomoção deles pode ajudar projetistas de robôs. “Esses são os tipos de ferramentas que podem ajudar a entender por que os lagartos têm pés e corpos com determinados formatos. Os problemas associados ao movimento em ambientes arenosos são tão importantes para muitos animais como são para os robôs.”

Para chegar a esses resultados, os pesquisadores examinaram o movimento de um pequeno robô com pernas enquanto ele se movia em variados meios granulares. Usando uma impressora 3D, eles criaram pernas de diversos formatos e as usaram para estudar como diferentes configurações afetam a velocidade do robô ao longo de uma via. Eles mediram as leis de força granulares de experimentos para prever a potência das pernas e criaram formas de simular o movimento do robô. Além de revelar os princípios físicos básicos envolvidos no processo, os experimentos permitiram descobrir que as pernas convexas, na forma da letra c, funcionaram muito melhor que as outras variações.

Militar
Para o coordenador do Laboratório de Robótica da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), Daniel Martins, a motivação principal desse tipo de dispositivo é sempre militar, já que o grande desafio até hoje é conseguir manter a estabilidade do mecanismo. “O andar, manter o equilíbrio, é um processo muito complicado. Boa parte desses estudos é motivada por operações em terrenos instáveis ou bastante irregulares, que veículos com rodas são incapazes de atravessar”, avalia. Outra situação que ele lembra é de um campo minado. Veículos com rodas têm muito mais dificuldade de pular ou evitar os explosivos.

“Existem outras aplicações acessórias que são para os profissionais que trabalham com a área de biossimulação.” Martins explica que essa é uma linha de pesquisa que busca a inspiração na natureza para criar princípios construtivos e construir algo similar. “Ela está bastante em moda atualmente. O velcro é um exemplo do campo da biônica.” Ele conta que Georges de Mestral, um engenheiro suíço, criou o sistema após analisar atentamente as sementes de Arctium que grudavam constantemente em sua roupa e no pelo de seu cachorro, durante caminhadas no mato.


Fim de missão

As condições do terreno podem inviabilizar missões caríssimas. Foi o caso do rover Spirit MER, lançado em 2003 para explorar Marte. No sexto ano de trabalho, o jipe rompeu uma fina crosta no solo do Planeta Vermelho e ficou preso num banco de areia.


Esses são os tipos de ferramentas que podem ajudar a entender por que os lagartos têm pés e corpos com determinados formatos. Os problemas associados ao movimento em ambientes arenosos são tão importantes para muitos animais como são para os robôs”
Daniel Goldman, coautor do trabalho
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