Robôs Grasshopping possibilitados com o novo e aprimorado controle de trava

Se animais e insetos podem pular na grama e na areia, por que os robôs não podem? Sarah Bergbreiter, professora de Engenharia Mecânica, descobriu que os pesquisadores não precisam ir muito longe para habilitar isso em robôs. Os mecanismos de trava existentes que antes eram considerados como um botão ‘ligado’ ou ‘desligado’ para liberar a energia armazenada também podem ser usados ​​para controlar o desempenho do salto em uma ampla variedade de terrenos.

“Estou interessado em como podemos construir esses robôs muito funcionais e muito pequenos que podem se mover em diversos ambientes”, diz Bergbreiter. “Tradicionalmente, os robôs saltadores são estudados em superfícies rígidas, então projetar um jumper que possa funcionar eficientemente em substratos macios é um grande passo para a robótica”.

A equipe de Bergreiter usou um modelo matemático para ilustrar como a trava desempenha um papel na capacidade do sistema de adaptar seu desempenho de salto antes de testar suas descobertas em um robô “jumper”.

“Descobrimos que a trava pode não apenas mediar a saída de energia, mas também a transferência de energia entre o saltador e o ambiente de onde está saltando”, explica Bergbreiter. “Ao usar uma trava redonda, podemos atrasar o salto e permitir que o robô aproveite o recuo do substrato.”

A equipe testou seu jumper em um galho de árvore e observou o galho recuar antes que o jumper decolasse. Isso provou que o saltador recuperou parte da energia inicialmente perdida no galho da árvore.

Inesperadamente, a equipe de Bergbreiter descobriu que uma trava nítida (raio zero) às vezes superava a trava arredondada, ao contrário das previsões do modelo. Nesses casos, o galho da árvore colidiu com o robô após a decolagem, causando uma forma não convencional de recuperação de energia da colisão do substrato. A saliência deu ao jumper energia adicional, permitindo-lhe superar o jumper de trava arredondada bem controlado.

“Agora que entendemos o espaço de design natural, podemos construir algo que aproveite a conformidade desses substratos macios”, diz Berbreiter.

Os biólogos estão igualmente motivados a entender esse espaço para discernir como organismos biológicos, como gafanhotos, são capazes de controlar sua produção de energia ao pular na grama.

“Tem sido quase impossível projetar robôs do tamanho de insetos controlados porque eles são lançados em apenas milissegundos. Agora, temos mais controle sobre se nossos robôs estão pulando um pé ou três. Ou podemos simplesmente fazê-lo pular de forma consistente, apesar da ampla variação no substrato. É realmente fascinante que a trava – algo que já precisamos em nossos robôs – possa ser usada para controlar saídas que não poderíamos controlar antes.”

A obra está publicada no Jornal da Interface da Royal Society.