Por que os vermes robóticos poderiam um dia cavar sob seus pés

Durante décadas, os cientistas desenvolveram robôs macios inspirados por uma criatura muitas vezes tida como certa – a humilde minhoca.

Embora as características específicas variem de acordo com a espécie, muitas minhocas são excelentes escavadoras e podem dobrar com facilidade .

“Eles são muito flexíveis e transitam por espaços de difícil acesso”, comenta Elsa Arrázola-Vásquez, pesquisadora de manejo do solo na Universidade Sueca de Ciências Agrícolas.

Em outras palavras, as minhocas podem fazer coisas que muitas máquinas ainda não conseguem.

O progresso na replicação dessas funções roboticamente tem sido incremental. Houve inovações na imitação de cerdas de minhocas (cerdas), que ajudam os vermes a ancorar. Além disso, houve progresso na cópia do fluido em seus segmentos que, entre outras funções, os ajuda a se mover.

Capturar o movimento característico da minhoca é o mais recente avanço.

No grupo Soft Robotics do Instituto Italiano de Tecnologia (IIT), os pesquisadores desenvolveram um robô que essencialmente se projeta para dentro e para fora nas laterais enquanto se estica e contrai em comprimento.

Este projeto é inovador, de acordo com Riddhi Das, engenheiro mecânico do IIT, pois usa pressão positiva e negativa para gerar força que é direcionada para fora e ao longo do comprimento do verme robótico.

A inovação significa que sua criação representa mais de perto como os músculos de uma minhoca se movem e permite movimentos mais variados.

Seu robô minhoca tem aproximadamente o comprimento e o peso de um haltere leve. É preenchido com gel que permite aos pesquisadores aproximar melhor os movimentos radiais da minhoca, em comparação com outros tipos de líquido. E embora não seja tão rápido em uma superfície plana quanto alguns projetos anteriores, é capaz de se mover mais fundo em solo artificial.

Quem sabe como é difícil construir um robô do tipo minhoca capaz de escavar é Yasemin Ozkan-Aydin, engenheiro elétrico da Universidade de Notre Dame, nos Estados Unidos.

Ela trabalhou em quatro projetos de robôs minhocas , com base em observações de minhocas reais.

Ela diz que a inovação do grupo IIT é “muito importante” no mundo da robótica, pois cada segmento de seu robô minhoca tem a capacidade de se expandir em duas direções. Isso lhe permite criar uma locomoção do tipo minhoca, que é como uma onda de contração e expansão que se move ao longo de seu corpo.

Como os outros projetos em seu laboratório no IIT, este é genuinamente bioinspirado, diz a bióloga que se tornou robótica Barbara Mazzolai. Isso significa que o desenvolvimento do protótipo exigia uma compreensão fundamental da biologia das minhocas, em vez de apenas imitar sua forma.

E esses princípios biológicos tinham que trazer alguma função útil para o robô. No caso de robôs de minhoca bioinspirados, um aspecto útil para replicar é a estrutura macia e forte de uma minhoca.

Uma diferença fundamental continua sendo o tamanho. Com um diâmetro de 4 cm e um comprimento de 45 cm, o robô IIT é consideravelmente maior do que uma minhoca real. Os robôs de minhoca normalmente têm bombas ou outros sistemas de movimento que aumentam seu volume. Isso limita as aplicações potenciais em endoscopia (o uso de tubos para examinar órgãos internos).

Ainda assim, esse robô não é tão grande quanto o robusto robô de escavação de túneis criado pela empresa multinacional GE, um dos poucos robôs de minhoca desenvolvidos para aplicações comerciais de curto prazo.

É um robô autopropulsor, extremamente flexível e altamente manobrável, de acordo com Deepak Trivedi, engenheiro mecânico da GE Research.

“Se você olhar para os blocos de construção básicos desses robôs, eles são músculos artificiais pneumáticos, que são essencialmente de borracha com uma malha de fibra habilmente projetada ao seu redor”, explica Trivedi.

Essa linha de pesquisa foi inspirada por uma chamada de soluções de túneis táticos da Defense Advanced Research Projects Agency (Darpa) nos EUA.

“As minhocas podem fazer este túnel de uma forma muito furtiva”, aponta o Sr. Trivedi. Embora o programa Darpa tenha terminado, a GE continua trabalhando com o Departamento de Defesa dos EUA em casos de uso específicos em tunelamento e navegação.

Eles também estão procurando clientes comerciais. O seu robô, que tem cerca de 10 cm de diâmetro, é invulgar por ser capaz de criar os seus próprios túneis e por ter sido testado em solos reais de diferentes tipos.