Novos Drones do Tamanho de Insetos Desenvolvidos Resistentes a Colisões

Após muitas tentativas anteriores no campo, pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) conseguiram implementar a agilidade de insetos em robôs voadores de tamanho minúsculo. Como em muitos casos de tecnologia robótica, a equipe buscou inspiração na natureza. Os insetos são extremamente ágeis e resistentes a colisões em voo e podem navegar eficientemente em condições cambiantes, como rajadas de vento e obstáculos.

O professor Kevin Yufeng Chen é quem construiu o sistema. Ele é membro do Departamento de Engenharia Elétrica e Ciência da Computação e do Laboratório de Eletrônica de Pesquisa.

A pesquisa foi publicada na revista IEEE Transactions on Robotics. Os coautores incluíram Zhiijian, estudante de doutorado do MIT; Siyi Xu, estudante de doutorado da Universidade de Harvard; e Pakpong Chiraattananon, robótico da City University de Hong Kong.

Robôs Aéreos Movidos por Atuador Macio

Os robôs aéreos dependem de uma nova classe de atuadores macios que os permitem superar vários desafios físicos em voos reais. De acordo com Chen, os robôs podem eventualmente ser usados por humanos para polinizar culturas ou inspecionar máquinas em espaços pequenos.

Os drones atuais exigem espaços abertos devido à sua incapacidade de operar em espaços confinados, principalmente porque não podem lidar com colisões.

“Se olharmos para a maioria dos drones de hoje, eles são geralmente bastante grandes”, diz Chen. “A maioria de suas aplicações envolve voar ao ar livre. A pergunta é: Você pode criar robôs de tamanho de inseto que possam se mover em espaços muito complexos e cheios de obstáculos?”

De acordo com Chen, “O desafio de construir robôs aéreos pequenos é imenso”.

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Alternativas aos Motores Reduzidos de Escala

Uma das principais limitações dos drones de tamanho maior é que eles exigem motores que perdem eficiência à medida que são reduzidos de escala, o que é por que Chen diz que precisam haver alternativas.

A principal alternativa até agora tem sido um pequeno e rígido atuador feito de materiais cerâmicos piezelétricos. Esses materiais foram responsáveis pela primeira geração de robôs voadores minúsculos. No entanto, eles são frágeis, o que torna difícil para os robôs suportar colisões.

Chen confiou em atuadores macios para desenvolver um robô minúsculo mais confiável, e, ao contrário dos duros, eles consistem em cilindros de borracha finos revestidos com nanotubos de carbono. Através do processo de alongamento e contração repetidos causados por forças eletrostáticas produzidas, as asas do drone podem bater rapidamente.

Os novos atuadores podem bater 500 vezes por segundo, semelhante a um inseto.

“Você pode atingi-lo quando ele está voando, e ele pode se recuperar”, diz Chen. “Ele também pode realizar manobras agressivas, como capotar no ar”.

O drone de tamanho de inseto pesa apenas 0,6 gramas, o que é quase equivalente à massa de uma abelha grande.

“Se você quiser aprender como os insetos voam, é muito instrutivo construir um modelo de robô em escala”, diz Chen. “Você pode perturbar algumas coisas e ver como isso afeta a cinemática ou como as forças do fluido mudam. Isso ajudará a entender como essas coisas voam”.

Chen espera que os robôs possam ser usados em várias indústrias, como a agricultura, e aplicações potenciais incluem gerenciamento de culturas e missões de busca e resgate.

“Todas essas coisas podem ser muito desafiadoras para os robôs de grande escala existentes”, diz Chen.