Os engenheiros criam um robô que pode pular 10 pés de altura – sem pernas

Inspirados nos movimentos de um minúsculo verme parasitário, os engenheiros da Georgia Tech criaram um robô macio de 5 polegadas que pode pular tão alto quanto um aro de basquete.

Seu dispositivo, uma haste de silicone com uma coluna vertebral de fibra de carbono, pode saltar 10 pés de altura, mesmo que não tenha pernas. Os pesquisadores fizeram isso depois de assistir ao vídeo de alta velocidade de nematóides beliscando-se em formas estranhas para se arremessar para frente e para trás.

Os pesquisadores descrevem o robô suave em Robótica científica. Eles disseram que suas descobertas podem ajudar a desenvolver robôs capazes de pular em vários terrenos, em diferentes alturas, em várias direções.

“Os nematóides são criaturas incríveis com corpos mais finos do que um cabelo humano”, disse Sunny Kumar, co-autor do papel e pesquisador de pós-doutorado na Escola de Engenharia Química e Biomolecular (CHBE). “Eles não têm pernas, mas podem pular até 20 vezes o comprimento do corpo. É como eu deitado e de alguma forma pulando em um prédio de três andares”.

Os nematóides, também conhecidos como vermes redondos, estão entre as criaturas mais abundantes do mundo. Eles vivem no ambiente e dentro de humanos, insetos e animais. Eles podem causar doenças em seu anfitrião, o que às vezes pode ser benéfico. Por exemplo, agricultores e jardineiros usam nematóides em vez de pesticidas para matar insetos invasivos e proteger as plantas.

Uma maneira de se prender ao seu anfitrião antes de entrar em seus corpos é pulando. Usando câmeras de alta velocidade, Victor Oretega-Jimenez-um ex-cientista da Georgia Tech Research que agora é membro do corpo docente da Universidade da Califórnia, Berkeley-fez as criaturas dobrar seus corpos em diferentes formas com base em onde eles queriam ir.

Para pular para trás, os nematóides apontam a cabeça para cima enquanto aperta o ponto médio do corpo para criar uma torção. A forma é semelhante a uma pessoa em uma posição agachada. A partir daí, o worm usa energia armazenada em sua forma contorcida para impulsionar para trás, extremidade acima, assim como uma ginasta fazendo um backflip.

Para pular para a frente, o worm aponta a cabeça reta e cria uma torção na extremidade oposta de seu corpo, apontada no ar. A postura é semelhante a alguém que se prepara para um salto amplo em pé. Mas, em vez de pular reto, o worm catapulta para cima.

“Mudar seu centro de massa permite que essas criaturas controlem de que maneira elas pulam. Não estamos cientes de nenhum outro organismo nessa pequena escala que possa saltar com eficiência em ambas as direções na mesma altura”, disse Kumar.

E eles fazem isso apesar de quase amarrar seus corpos em um nó.

“As torções são tipicamente quebradores de desfechos”, disse Ishant Tiwari, bolsista de pós-doutorado Chbe e co-autor do estudo. “Os vasos sanguíneos dobrados podem levar a golpes. Os canudos torcidos são inúteis. Mangueiras dobradas cortam a água. Mas um nematóide dobrado armazena energia usada para se impulsionar no ar”.

Depois de assistir aos vídeos, a equipe criou simulações dos nematodos saltadores. Em seguida, eles construíram robôs macios para replicar o comportamento dos vermes saltadores, posteriormente, reforçando -os com fibras de carbono para acelerar os saltos.

Kumar e Tiwari trabalham no laboratório associado do professor Saad Bhamla. Eles colaboraram no projeto com Oretega-Jimenez e pesquisadores da Universidade da Califórnia, Riverside.

O grupo descobriu que os torcidos permitem que nematóides armazenem mais energia a cada salto. Eles o liberam rapidamente – em um décimo de um milissegundo – para saltar e são difíceis o suficiente para repetir o processo várias vezes.

O estudo sugere que os engenheiros podem criar sistemas elásticos simples feitos de fibra de carbono ou outros materiais que possam suportar e explorar torções para pular em vários terrenos.

“Um robô saltador foi lançado recentemente para a lua, e outros robôs saltadores estão sendo criados para ajudar nas missões de busca e resgate, onde eles precisam atravessar terrenos e obstáculos imprevisíveis”, disse Kumar.

“Nosso laboratório continua a encontrar maneiras interessantes pelas quais as criaturas usam seus corpos únicos para fazer coisas interessantes e depois construir robôs para imitá -las”.