Um robô inspirado na minhoca com capacidades de transporte aprimoradas

Robôs leves inspirados em animais podem ajudar a resolver problemas do mundo real de maneiras eficientes e inovadoras. Os roboticistas têm trabalhado para ampliar e melhorar continuamente as capacidades desses robôs, pois isso poderia abrir novos caminhos para a automação de tarefas em vários ambientes.

Pesquisadores da Universidade de Nagoya e do Instituto de Tecnologia de Tóquio introduziram recentemente um robô macio inspirado em minhocas que pode transportar cargas de mais de 100 g a uma velocidade de aproximadamente 9 mm por segundo. Este robô, apresentado em Inteligência Biomimética e Robóticapoderia ser usado para transportar objetos e colocá-los em locais precisos.

“Pesquisas anteriores na área forneceram insights fundamentais, mas também destacaram limitações, como as lentas velocidades de transporte e as baixas capacidades de carga dos robôs inspirados nas lagartas”, disse Yanhong Peng ao Tech Xplore. “Por exemplo, os modelos existentes demonstraram capacidades para transportar objetos a velocidades significativamente inferiores aos 8,54 mm/s alcançados neste estudo, com capacidade limitada para lidar com cargas acima de 40 gramas”.

Os projetos de robôs inspirados em minhocas introduzidos até agora aproveitam vários mecanismos de atuação, incluindo atuadores de elastômero dielétrico, ligas com memória de forma e atuadores pneumáticos macios. Embora esses mecanismos possam reproduzir com eficácia os movimentos das minhocas, eles geralmente limitam a velocidade e a capacidade de carga dos robôs.

“Este artigo surgiu da interseção da robótica suave e da biomimética, particularmente inspirado nos mecanismos de movimento das minhocas”, disse Peng. “Esforços de pesquisa anteriores em robótica leve exploraram vários métodos de atuação (pneumático, fototrópico e eletrohidrodinâmico) e materiais (tecidos, resinas, géis poliméricos) para imitar a adaptabilidade e multifuncionalidade dos organismos biológicos. Esses esforços tiveram como objetivo superar as limitações da robótica tradicional. robôs rígidos, como sua falta de flexibilidade e incapacidade de lidar com tarefas delicadas.”

Como parte de seu estudo recente, Peng e seus colegas decidiram desenvolver um novo sistema robótico inspirado na minhoca com capacidades de transporte aprimoradas. Para fazer isso, eles exploraram como diferentes parâmetros, como o número de seções corporais ativadas, o tamanho e os materiais dos objetos transportados, o fornecimento de pressão de ar e a taxa de execução de comandos, impactaram o desempenho do robô.

“O robô inspirado na lagarta imita o movimento único em forma de ‘Ω’ de uma lagarta, contraindo e estendendo alternadamente seu corpo, usando músculos artificiais McKibben para propulsão”, explicou Peng. “Este design permite o transporte eficiente de objetos em várias superfícies, alcançando altas velocidades e capacidades de carga, mantendo ao mesmo tempo a adaptabilidade e a simplicidade características da robótica suave.”

Os pesquisadores criaram um protótipo de seu robô e o testaram em uma série de experimentos controlados em laboratório. Seus resultados foram altamente promissores, já que se descobriu que o robô superou outros robôs inspirados em minhocas introduzidos anteriormente, tanto em termos de velocidade quanto de capacidade de carga.

“Nosso robô inspirado na minhoca pode transportar objetos a uma velocidade máxima de 8,54 mm/s e manusear cargas superiores a 100 gramas, superando significativamente os modelos anteriores em velocidade e capacidade de carga”, disse Peng. “Este avanço não só demonstra o potencial dos projetos biomiméticos na robótica para melhorar a eficiência e adaptabilidade nas tarefas de transporte, mas também abre novos caminhos para aplicações práticas no transporte de objetos delicados e na logística automatizada.”

O novo robô criado por esta equipa de investigadores poderá em breve ser introduzido e avaliado em ambientes do mundo real, para validar a sua capacidade de transportar objetos em alta velocidade. Enquanto isso, Peng e seus colegas tentarão melhorar ainda mais seu sistema usando técnicas de aprendizagem profunda e outros modelos computacionais de última geração.

“No futuro, planejamos integrar técnicas de aprendizagem profunda e grandes modelos de linguagem para aprimorar o controle e a adaptabilidade de robôs inspirados em minhocas”, acrescentou Peng. “Ao aproveitar algoritmos de aprendizagem profunda, estes robôs poderiam aprender a ajustar autonomamente as suas estratégias de movimento com base nas condições ambientais e nas características dos objetos, melhorando o seu desempenho em cenários complexos do mundo real.

“Além disso, grandes modelos de linguagem poderiam facilitar a comunicação em linguagem natural com os robôs, permitindo uma interação intuitiva e fácil de usar para uma ampla gama de aplicações”.

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