Cientistas projetam um robô de duas pernas movido por tecido muscular

Comparados aos robôs, os corpos humanos são flexíveis, capazes de movimentos finos e podem converter energia de forma eficiente em movimento. Inspirando-se na marcha humana, pesquisadores do Japão criaram um robô biohíbrido de duas pernas, combinando tecidos musculares e materiais artificiais. Publicado em 26 de janeiro na revista Matériaeste método permite que o robô ande e gire.

“A pesquisa sobre robôs biohíbridos, que são uma fusão de biologia e mecânica, está recentemente atraindo a atenção como um novo campo da robótica com função biológica”, diz o autor correspondente Shoji Takeuchi, da Universidade de Tóquio, no Japão. “Usar músculos como atuadores nos permite construir um robô compacto e conseguir movimentos eficientes e silenciosos com um toque suave.”

O robô de duas pernas da equipe de pesquisa, um design bípede inovador, baseia-se no legado de robôs biohíbridos que aproveitam os músculos. Os tecidos musculares levaram os robôs biohíbridos a rastejar e nadar em linha reta e fazer curvas – mas não curvas acentuadas. Ainda assim, ser capaz de girar e fazer curvas fechadas é um recurso essencial para os robôs evitarem obstáculos.

Para construir um robô mais ágil, com movimentos finos e delicados, os pesquisadores projetaram um robô biohíbrido que imita a marcha humana e opera na água. O robô tem uma bóia de espuma no topo e pernas pesadas para ajudá-lo a ficar reto debaixo d’água. O esqueleto do robô é feito principalmente de borracha de silicone que pode dobrar e flexionar para se adaptar aos movimentos musculares. Os pesquisadores então anexaram tiras de tecidos musculares esqueléticos cultivados em laboratório à borracha de silicone e a cada perna.

Quando os pesquisadores eletrocutaram o tecido muscular, o músculo se contraiu, levantando a perna. O calcanhar da perna caiu para frente quando a eletricidade se dissipou. Ao alternar a estimulação elétrica entre as pernas esquerda e direita a cada cinco segundos, o robô biohíbrido “caminhou” com sucesso a uma velocidade de 5,4 mm/min (0,002 mph).

Para virar, os pesquisadores atingiram repetidamente a perna direita a cada cinco segundos, enquanto a perna esquerda servia de âncora. O robô fez uma curva de 90 graus à esquerda em 62 segundos. As descobertas mostraram que o robô bípede movido por músculos pode andar, parar e fazer movimentos de rotação precisos.

“Atualmente, movemos manualmente um par de eletrodos para aplicar um campo elétrico individualmente nas pernas, o que leva tempo”, diz Takeuchi. “No futuro, ao integrar os eletrodos ao robô, esperamos aumentar a velocidade de forma mais eficiente”.

A equipe também planeja fornecer articulações e tecidos musculares mais espessos ao robô bípede para permitir movimentos mais sofisticados e poderosos. Mas antes de atualizar o robô com mais componentes biológicos, Takeuchi diz que a equipe terá que integrar um sistema de fornecimento de nutrientes para sustentar os tecidos vivos e as estruturas dos dispositivos que permitem ao robô operar no ar.

“Uma comemoração irrompeu durante nossa reunião regular de laboratório quando vimos o robô andar com sucesso no vídeo”, diz Takeuchi. “Embora possam parecer pequenos passos, são, na verdade, avanços gigantescos para os robôs biohíbridos.”