Pesquisadores de robótica projetam drone para lidar com colisões

Os esforços de busca e resgate após desastres como os grandes terremotos na Turquia e na Síria são uma corrida contra o tempo. As equipes de resposta a emergências precisam identificar rapidamente vazios ou espaços em escombros de edifícios onde os sobreviventes podem ficar presos e antes que vazamentos de gás natural, inundações de canos principais ou lajes de concreto em movimento façam seu estrago.

A tecnologia avançada desempenha um papel vital nessas operações de recuperação. Equipamentos de imagem térmica e dispositivos de escuta sensíveis são implantados para procurar sinais de vida. Pequenos drones aéreos também podem inspecionar espaços inacessíveis, mas a fragilidade inerente dos projetos atuais limitou seu uso.

“Vemos drones sendo usados ​​para avaliar danos do alto, mas eles não conseguem realmente navegar através de edifícios desmoronados”, diz Wenlong Zhang, professor associado e especialista em robótica nas Escolas de Engenharia Ira A. Fulton da Universidade Estadual do Arizona. “Suas estruturas rígidas comprometem a resiliência à colisão, portanto, esbarrar em postes, vigas, canos ou cabos em uma estrutura destruída costuma ser catastrófico. Eles não se recuperam; eles se chocam.”

Zhang diz que os drones aéreos precisam suportar choques e solavancos para atingir seu potencial para operações de busca e resgate. Para esse fim, ele e sua equipe de laboratório projetaram e testaram um drone quadrotor inédito com estrutura inflável. Exclusivamente, sua rigidez pode ser ajustada ou ajustada para absorver e se recuperar de toques e pancadas inesperadas. Os resultados de seu trabalho foram publicados na revista Robótica Suave.

“Precisamos mudar nosso foco em evitar contato com o ambiente. Os drones precisam interagir fisicamente com o ambiente para realizar uma série de tarefas”, diz Zhang. “Um corpo macio não apenas absorve as forças de impacto para fornecer resiliência à colisão, mas também oferece a complacência material necessária para manobras dinâmicas, como empoleirar-se.”

Empoleirar-se é um exemplo de colisão controlada. Os pássaros tecnicamente colidem com galhos de árvores ou outras estruturas ao pousar e pousar. Suas articulações complacentes e tecidos moles absorvem a força do impacto, e um mecanismo de travamento passivo em seus pés permite que eles se agarrem a superfícies irregulares sem usar energia muscular para mantê-los no lugar.

Zhang e sua equipe se inspiraram neste modelo aviário para projetar uma pinça biestável baseada em tecido híbrido para seu novo drone aéreo. Biestável significa que tem dois estados de repouso sem energia: aberto e fechado. Ele simplesmente reage ao impacto da aterrissagem fechando-se e agarrando-se com segurança a objetos de várias formas e tamanhos.

“Ele pode pousar em praticamente qualquer coisa. Além disso, o material biestável significa que não precisa de um atuador para fornecer energia para manter seu poleiro. Ele apenas fecha e permanece assim sem consumir energia”, diz Zhang. “Então, quando necessário, a garra pode ser retraída pneumaticamente e o drone pode simplesmente decolar.”

Esse tipo de empoleiramento reativo e não energizado é importante para operações sustentadas no campo. Os drones podem se posicionar sempre que necessário e, em seguida, desligar seus rotores para economizar energia da bateria.

Zhang diz que essa interação ambiental dinâmica pode aprimorar o uso de drones em operações de busca e resgate, mas também para outros fins, como monitorar incêndios florestais, auxiliar no reconhecimento militar e até explorar a superfície de outros planetas.

“Existem tantas funcionalidades possíveis com robôs aéreos macios reconfiguráveis ​​e conformáveis, então esperamos que nosso trabalho aqui leve a designs ainda mais inovadores e bioinspirados”, diz Zhang.