Robô de minhoca plana Nimbyly navega superfícies de água desordenadas

Os robôs de natação desempenham um papel crucial no mapeamento da poluição, no estudo de ecossistemas aquáticos e monitorando a qualidade da água em áreas sensíveis, como recifes de coral ou margens do lago. No entanto, muitos dispositivos dependem de hélices barulhentas, que podem perturbar ou prejudicar a vida selvagem. A desordem natural nesses ambientes – incluindo plantas, animais e detritos – também representa um desafio para os nadadores robóticos.

Agora, os pesquisadores do Laboratório de Transdutores Soft e o Laboratório de Diagnóstico de Fluxo Instalado na Escola de Engenharia da EPFL e no Instituto Max Planck para Sistemas Inteligentes desenvolveram um robô compacto e versátil que pode manobrar em espaços apertados e transportar cargas salariais muito mais pesadas do que ele mesmo . Menores que um cartão de crédito e pesando 6 gramas, o robô de natação ágil é ideal para ambientes com espaço limitado, como campos de arroz ou para realizar inspeções em máquinas transportadas por água. A pesquisa foi publicada em Robótica científica.

“Em 2020, nossa equipe demonstrou robôs de rastreamento em escala de insetos autônomos, mas fazer robôs ultrafinos e não finos para ambientes aquáticos é um novo desafio”, diz Herbert Shea, da EPFL Soft Transduters, Herbert Shea. “Tivemos que começar do zero, desenvolvendo atuadores suaves mais poderosos, novas estratégias de locomoção ondulada e eletrônicos de alta tensão compactos”.

Eletrônica em miniatura para operação autônoma

Ao contrário dos sistemas tradicionais baseados em hélice, o robô EPFL usa barbatanas silenciosas onduladas-inspiradas por minhocas marinhas-para propulsão. Esse design, combinado com seu peso leve, permite que o robô flutue na superfície da água e misture perfeitamente em ambientes naturais.

“Nosso design não simplesmente replica a natureza; vai além do que os organismos naturais podem alcançar”, explica o ex -pesquisador da EPFL Florian Hartmann, agora líder do grupo de pesquisa do Instituto Max Planck de sistemas inteligentes em Stuttgart, Alemanha.

Ocilando suas barbatanas até 10 vezes mais rápido que as minhocas marinhas, o robô pode atingir velocidades impressionantes de 12 centímetros (2,6 comprimentos de corpo) por segundo. O robô também alcança manobrabilidade sem precedentes usando quatro músculos artificiais para dirigir as barbatanas. Além de nadar e girar para a frente, é capaz de controlar para trás e nadar lateralmente.

Para dirigir o robô, os pesquisadores desenvolveram um sistema de controle eletrônico compacto que entrega até 500 volts aos atuadores do robô com uma baixa potência de 500 miliwatts – as quatro vezes menos que a de uma escova de dentes elétrica. Apesar do uso de alta tensão, as baixas correntes e os circuitos blindados do robô o tornam totalmente seguro para seu ambiente. Os sensores de luz agem como olhos simples, permitindo que o robô detecte e siga as fontes de luz autonomamente.

Os pesquisadores prevêem o robô que contribui para estudos ecológicos, rastreamento de poluição e agricultura de precisão, entre outros campos. As próximas etapas envolvem a criação de uma plataforma mais robusta para testes de campo.

“Nosso objetivo é estender os tempos de operação e aumentar a autonomia”, diz Hartmann. “As idéias fundamentais obtidas com este projeto não apenas avançarão na ciência da robótica bioinspirada, mas também estabelecerão a base para sistemas robóticos práticos e práticos que se harmonizam com a natureza”.