Robôs Torcidos Navegam por Labirintos Complexos Sem Intervenção Humana ou Software

Uma equipe de pesquisadores da Universidade Estadual da Carolina do Norte e da Universidade da Pensilvânia desenvolveu robôs macios que podem navegar por ambientes complexos sem intervenção humana ou software de computador.

O artigo intitulado “Twisting for Soft Intelligent Autonomous Robot in Unstructured Environments” foi publicado no Proceedings of the National Academy of Sciences.

Demonstrando Inteligência Física

Jie Yin é o autor correspondente do artigo de pesquisa e professor associado de engenharia mecânica e aeroespacial na NC State.

“Esses robôs macios demonstram um conceito chamado ‘inteligência física’, que significa que o design estrutural e os materiais inteligentes são o que permitem que o robô macio navegue por várias situações, em vez de inteligência computacional”, diz Yin.

Os robôs macios foram construídos com elastômeros de cristal líquido na forma de uma fita torcida. Quando a fita é colocada em uma superfície que está ao menos 55 graus Celsius, a parte da fita que toca a superfície contrai. Ao mesmo tempo, a parte da fita exposta ao ar permanece a mesma. Isso resulta em um movimento de rolagem, e à medida que a superfície esquenta, o robô rola mais rápido.

“Isso já foi feito antes com barras de lado liso, mas essa forma tem uma desvantagem – quando encontra um objeto, simplesmente gira no lugar”, diz Yin. “O robô macio que fizemos na forma de uma fita torcida é capaz de negociar esses obstáculos sem intervenção humana ou computacional alguma.”

Alcançando Navegação Sem Software

O robô consegue realizar isso de duas maneiras. Quando uma extremidade da fita encontra um objeto, ela gira ligeiramente para contornar o obstáculo. Quando a parte central do robô encontra um objeto, ele “estala”, o que é uma liberação rápida de energia de deformação armazenada que faz com que a fita pule ligeiramente e se reoriente antes de pousar. A fita consegue estalar mais de uma vez antes de encontrar a orientação certa que permite que ela negocie o obstáculo.

“Nesse sentido, é muito parecido com os aspiradores de pó robóticos que muitas pessoas usam em suas casas”, diz Yin. “Exceto que o robô macio que criamos tira energia do ambiente e opera sem qualquer programação de computador.”

Yao Zhao é o primeiro autor do artigo e um pesquisador pós-doutoral na NC State.

“As duas ações, girar e estalar, que permitem que o robô negocie obstáculos operam em um gradiente”, diz Zhao. “O estalo mais poderoso ocorre se um objeto tocar o centro da fita. Mas a fita ainda estalará se um objeto tocar a fita longe do centro, é apenas menos poderoso. E quanto mais longe você estiver do centro, menos pronunciado o estalo, até que você alcance o último quinto do comprimento da fita, que não produz um estalo.”

A equipe de pesquisadores realizou múltiplos experimentos mostrando como o robô em forma de fita pode navegar por uma variedade de ambientes labirínticos. Eles também demonstraram que os robôs macios funcionariam efetivamente em ambientes de deserto, pois podem subir e descer ladeiras de areia solta.

“Isso é interessante e divertido de ver, mas mais importante ainda é que fornece novas perspectivas sobre como podemos projetar robôs macios capazes de colher energia térmica de ambientes naturais e negociar ambientes complexos e não estruturados, como estradas e desertos ásperos”, diz Yin.

O artigo também foi coautorado por estudantes de doutorado da NC State Yinding Chi, Yaoye Hong e Yanbin Li; bem como Shu Yang, que é o professor Joseph Bordogna de Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade da Pensilvânia.