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Correio Braziliense

Novo robô poderá ajudar no desenvolvimento de novas aplicações de drones

Robô consegue reproduzir, de forma autônoma, como moscas domésticas se locomovem, incluindo as rápidas manobras de escape


postado em 14/09/2018 06:00 / atualizado em 13/09/2018 23:07

(foto: Henri Werij, TU Delft/Divulgação)
(foto: Henri Werij, TU Delft/Divulgação)

Quase 300 vezes menor que um humano, a mosca não é, contudo, inimigo fácil de domar. Com escapadas rápidas, ela foge do chinelo e desaparece no ar para ressurgir logo em seguida e dar continuidade à perseguição. A habilidade de bater as asas 250 vezes por segundo e, o mais importante, a dinâmica do voo têm servido de inspiração para engenheiros, que tentam copiar as manobras do inseto para aplicações diversas.

Há 18 anos, uma equipe de pesquisadores da Faculdade de Engenharia Aeroespacial da Universidade Tecnológica de Delft, na Holanda, trabalha em um modelo robótico baseado na mosca doméstica. Em um artigo publicado na revista Science, eles afirmam ter, enfim, conseguido reproduzir o voo do inseto, abrindo caminho, de acordo com os cientistas, para novas aplicações de drones. Ao mesmo tempo, o robozinho alado de 28,2g, 33cm de envergadura, 14cm de asa e autonomia de voo de 1km poderá ajudar os biólogos a estudar e compreender com maior profundidade as habilidades únicas da mosca.

O robô é 55 vezes maior que o inseto, mas, de acordo com o autor sênior do artigo, Matej Karásek, pesquisador do Laboratório de Microveículo Aéreo, Controle e Simulação (MAVLab) da Universidade Tecnológica de Delft, reproduz perfeitamente as rápidas manobras de escape da mosca, incluindo uma guinada em direção à rota de fuga. “A propriedade mais interessante do nosso robô é a agilidade, que é excepcional. Assim como os insetos alados, as asas do robô, que batem 17 vezes por segundo, não só geram a força necessária para mantê-lo no ar, como controlam o voo, fazendo pequenos ajustes no movimento das asas”, explica. Os mecanismos de controle, segundo Karásek, mostraram-se “altamente efetivos” nos testes, permitindo ao modelo não só pairar no ar, mas voar em qualquer direção, com agilidade.

“Ele alcança a velocidade máxima de 25km/h e pode até mesmo executar manobras agressivas, como giros de 360º”, diz o pesquisador, principal designer do robô. “Além disso, com a envergadura de 33cm e os 29g de peso, tem, para seu tamanho, uma eficiência energética excelente, podendo voar cinco minutos ou mais sem precisar recarregar a bateria.” Karásek explica que esse é o primeiro robô autônomo inspirado em um inseto. “Já se desenvolveram muitas plataformas robóticas que tentam reproduzir o voo com o bater de asas de beija-flores, morcegos, abelhas e mesmo moscas. Porém, devido aos desafios tecnológicos em relação ao peso e ao tamanho desses modelos, a maioria dos projetos existentes não consegue igualar o desempenho de voo ao dos insetos. Falta a eles agilidade necessária, energia suficiente para decolar ou para voar mais de um minuto”, observa.

O engenheiro explica que, até agora, o que há de mais avançado nesse sentido são o Beija-Flor Nano e o Robobee (inspirado em abelhas), que se aproximam do novo robô em termos de performance e de controle da autonomia do voo, respectivamente. “Porém, o Beija-Flor Nano tem de ser operado manualmente por um piloto humano treinado e não pode voar sozinho, enquanto o Robobee precisa ser conectado a uma fonte de alimentação externa, o que limita as manobras”, compara.

Novas pesquisas

(foto: Valdo Virgo/CB/D.A Press)
(foto: Valdo Virgo/CB/D.A Press)
Segundo Karásek, as performances do robô também o tornam adequado para pesquisas sobre o voo de insetos. Para tanto, a Universidade Tecnológica de Delft começou a colaborar com a Universidade de Wageningen, na Holanda. “Quando vi pela primeira vez o robô voando, fiquei impressionado com a proximidade de seu voo ao dos insetos, especialmente as manobras. Pensei imediatamente que poderíamos empregá-lo para pesquisa sobre controle e a dinâmica do voo dos insetos”, diz, em nota, o professor Florian Muijres, do grupo de Zoologia Experimental da instituição.

A equipe de bioengenheiros programou o robô para imitar as ações da mosca da fruta em manobras de escape de alta agilidade, como aquelas usadas quando alguém tenta acertá-la. O robô foi capaz de demonstrar como esse inseto controla o ângulo de giro para maximizar seu desempenho de fuga. “Diferentemente do que acontece nos experimentos com animais, estávamos no controle total do que estava acontecendo no ‘cérebro’ do robô. Isso nos permitiu identificar e descrever um novo mecanismo aerodinâmico passivo que ajuda as moscas, mas possivelmente também outros animais voadores, a orientar a sua direção quando estão fazendo essas curvas rápidas”, diz Karásek.

Outros modelos

O MAVLab desenvolve robôs voadores inspirados em insetos há mais de 10 anos, dentro do projeto DelFly. Tudo começou em 2005, pela iniciativa de um grupo de então estudantes de graduação que participariam de uma competição internacional na Alemanha. O primeiro robô alado criado por eles tinha envergadura de asa de 50cm e pesava 21g. “O júri ficou muito impressionado pelo design diferenciado do MAV, que também era capaz de voar rápido ou devagar, ao mesmo tempo em que carregava uma câmera”, conta Guido de Croon, que lidera o laboratório. Desde então, foram desenvolvidos outros quatro modelos, incluindo o atual.

“Os drones inspirados em insetos têm um grande potencial para novas aplicações, pois são leves, seguros e capazes de voar com mais eficiência do que os tradicionais drones em escalas menores”, diz Croon. “No entanto, até agora, esses robôs voadores não haviam sido explorados tanto, uma vez que não eram ágeis o suficiente ou porque exigiam um processo de fabricação excessivamente complexo. Mas, agora, o robô do novo estudo, chamado de DelFly Nimble, está pronto para despertar interesse para aplicações do mundo real”, acredita.

"Os drones inspirados em insetos têm um grande potencial para novas aplicações, pois são leves, seguros e capazes de voar com mais eficiência do que os tradicionais drones em escalas menores” 
Guido de Croon, líder do Laboratório de Microveículo Aéreo, Controle e Simulação (MAVLab) da Universidade Tecnológica de Delft

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