Em 2016, a BBC encomendou dois robôs reptilianos ao laboratório BioRob para um documentário sobre a natureza selvagem africana. Os cientistas nunca imaginaram como o teste dos dispositivos em estado selvagem mudaria a sua abordagem ao design robótico.
Auke Ijspeert e sua equipe do Laboratório de Biorobótica (BioRob) da Faculdade de Engenharia da EPFL já haviam testado seus robôs bioinformados na natureza. Mas isto foi mais para fins de demonstração do que para rigor científico. Os testes de função do robô são geralmente realizados em laboratório, por exemplo, usando vídeo de raios X para comparar os movimentos do robô com os dos animais que inspiraram o seu design.
As coisas mudaram em novembro de 2015: Auke Ijspeert e seus colegas receberam um pedido dos produtores da BBC para criar dois robôs realistas, um para imitar um crocodilo e o outro, um lagarto monitor. Ambas as espécies vivem nas margens do Nilo, em Uganda. A missão da BioRob é projetar e construir, em menos de um mês, robôs que escondam câmeras e sejam capazes de se integrar discretamente neste ambiente para filmar o comportamento de nidificação e as interações desses répteis.
Adaptações técnicas
O pedido parecia bastante simples e os cientistas confiaram na sua experiência na criação de robôs com postura espalhada, como Pleurobot e Orobot. Mas o primeiro desafio surgiu quando se tratou de encontrar um equilíbrio entre forma e função: os robôs desenvolvidos como parte da plataforma Krock – SpyCroc e SpyLizard – tiveram de se misturar com crocodilos e varans reais para filmar as suas interacções, pelo que uma percentagem mais elevada de seu peso teve que ser atribuído às câmeras e à pele hiper-realista.
“Parte do processo de design envolveu antecipar o que poderia acontecer mais tarde e simplificar o design tanto quanto possível para facilitar a reparação dos robôs no campo, onde o acesso a peças e equipamentos especializados é limitado”, explica Kamilo Melo, antigo investigador de pós-doutoramento. na BioRob e agora diretor da empresa de biorobótica KM-RoBoTa. Para conseguir isso, os cientistas recorreram a componentes de baixo custo e fáceis de trocar ou substituir.
No Uganda, as condições de trabalho no terreno colocam desafios inesperados. Com o mercúrio a 38 graus, a temperatura dentro dos robôs subiu para 80 graus, fazendo com que superaquecessem e desligassem. Os cientistas tiveram, portanto, de trabalhar rapidamente antes que a temperatura diurna subisse e contornar o problema, por exemplo, operando os robôs por curtos períodos intercalados com períodos de resfriamento. Eles tiveram que simplificar o projeto do robô tanto quanto possível para reduzir o número de peças de conexão, já que mais juntas significavam mais pontos de entrada para areia, poeira e umidade. O que parecia ser uma vantagem do projeto Krock – como a rigidez estrutural – acabou se tornando um problema, já que o terreno acidentado simplesmente teria causado a quebra dos componentes rígidos.
BioRob publicou as lições aprendidas como um recurso de pesquisa e metodologia de acesso livre na revista Robótica Científica. Os cientistas esperam que a sua experiência, juntamente com especificações de design usando componentes simples, robustos e comumente disponíveis, ajude outros a replicar a sua plataforma para os seus próprios projetos.
Um biorobô mais eficiente
Com base na sua experiência em África, os cientistas desenvolveram uma nova versão da plataforma Krock, Krock-2, que é mais robusta, flexível e à prova de água. Exigindo menos elementos de camuflagem elaborados, como uma pele de látex realista, o robô melhorado tem grande potencial para resgate e resposta a desastres.
O experimento também abriu novos caminhos de pesquisa em laboratório. “O desenvolvimento de uma pele tátil com sensores capazes de detectar as forças de interação com o meio ambiente é um assunto importante que integra robótica pura e neurociência”, diz Auke Ijspeert. “Na robótica em geral, somos muito bons em reproduzir a propriocepção, mas muito ruins em reproduzir todos os sentidos que temos na pele, como o calor e o tato. robôs salamandras.”
Na frente industrial, Kamilo Melo aproveita sua experiência com a plataforma Krock para explorar a confiabilidade robótica dentro do KM-RoBoTa. “A confiabilidade desempenha um papel fundamental. Com base no que aprendemos em campo, estamos nos concentrando em garantir que os robôs não quebrem, mesmo em condições de chuva ou imprevisíveis”, detalha.
Para os dois investigadores, as melhorias técnicas introduzidas na plataforma Krock com base nos testes de campo são mais do que um bónus. Pretendem utilizar a experiência adquirida no Uganda para desenvolver robôs bioinformados como ferramentas científicas, por exemplo, na paleontologia robótica, para compreender a locomoção de espécies extintas, como os dinossauros. Embora ossos e fósseis possam ser usados para criar animações e estudar a cinemática para compreender os movimentos dinâmicos dos dinossauros, deve ser construído um modelo físico que esteja sujeito às mesmas leis da física que os animais do passado.
“Tudo o que fizemos para melhorar o desempenho dos robôs em campo é muito interessante e útil para busca e salvamento e outras aplicações. Mas na BioRob, nossa principal contribuição é colaborar com cientistas em neurociência, biomecânica e paleontologia para usar robôs como meios físicos ferramenta para responder questões científicas”, diz Auke Ijspeert.
“Graças às contribuições de acesso gratuito que fizemos como parte deste estudo, esperamos tornar estas plataformas mais acessíveis, mas ainda suficientemente precisas para fins científicos”.
Referências
Kamilo Melo et al, Robôs animais na selva africana: Lições aprendidas e perspectivas para a robótica de campo. Robot.8,eadd8662(2023).DOI: 10.1126/scirobotics.add86
