Primeiro robô-pássaro que nada, mergulha e voa
Um robô que nada e mergulha como uma ave, e depois voa como um pássaro, soa como a montagem de duas máquinas diferentes aparafusadas uma à outra. Pesquisadores do MIT e da EPFL criaram um que faz as duas coisas com um único conjunto de asas, sem hélices, sem pernas e sem um mecanismo de dobra ao estilo origami para trocar de modo.
A natureza descobriu isso há muito tempo. Cerca de 100 espécies de aves se movem de forma fluida entre a água e o ar, ao mergulhar atrás de presas e depois decolar diretamente de volta ao voo. De acordo com a equipe, esse robô de 250g é a primeira máquina com o tamanho de uma ave a fazer esse ciclo completo — nadar, mergulhar, decolar e voar — usando apenas um movimento de batimento. Isso não é tão fácil quanto parece porque a água é cerca de 800 vezes mais densa do que o ar, e poucos projetos lidam com esse salto de resistência sem trocar o hardware entre os meios.
O truque aqui está em duas escolhas de projeto, visto que o robô depende de asas flexíveis e de uma velocidade de batimento rigorosamente controlada para fazer essa mudança abrupta de densidade. Debaixo d’água, as asas se curvam passivamente em até 90%, o que reduz a carga no motor e encurta o curso efetivo de cada batida. No ar, essas mesmas asas podem bater até 11 Hz. Debaixo d’água, esse número fica entre 0,1 e 6 Hz.
O robô também tem capacidade neutra para flutuar, o que significa que ele não sobe nem afunda por conta própria. Esse detalhe importa muito, já que lutar contra isso consumiria rapidamente a energia limitada da bateria.
Nadar e voar são uma coisa. Mas o verdadeiro desafio da tecnologia — e o motivo de nenhum robô em escala do tamanho de uma ave ter conseguido esse salto antes — é a fração de segundo entre esses dois estados, quando o robô precisa sair da água usando apenas suas asas. Se essa transição der errado, todo o conceito desmorona.
O robô consegue fazer isso em menos de um segundo, usando de 8 a 10 batidas de asas, mas apenas dentro de um conjunto estreito de condições. As asas precisam ter rigidez intermediária (nem rígidas demais, nem flexíveis demais), a cauda deve ser curta e ficar próxima ao corpo, e o ângulo de saída precisa ficar perto de 70 graus. Se for muito raso, a cauda o arrasta para baixo; se muito vertical, o robô tomba e cai.
Além da conquista da engenharia, o robô também funciona como um modelo físico para testar ideias sobre aves mergulhadoras reais. A equipe sugere que o fato das aves reduzirem sua envergadura debaixo d’água pode ter mais a ver com ganhar velocidade do que com economizar energia, um detalhe difícil de testar em animais vivos, embora mais fácil de explorar numa versão robótica controlada.
Os pesquisadores também observam que as espécies mergulhadoras mais pesadas provavelmente dependem das pernas para decolar, algo que este robô ignora completamente. Tanto as aves reais quanto o robô parecem operar em uma faixa semelhante de eficiência aerodinâmica, descrita por uma razão chamada de número de Strouhal, que fica entre 0,2 e 0,4 em ambos os casos.
Segundo os dados da equipe, quando uma viagem passa de aproximadamente 15,5 metros, voar simplesmente gasta menos energia do que nadar. Assim, se o destino for distante o suficiente, esse pássaro mecânico prefere sair da água, voar e depois mergulhar novamente — o mesmo instinto que faz uma pessoa escolher andar em vez de atravessar a água na altura da cintura.
Esse sistema ainda não é autônomo, já que os testes até agora dependeram de lançamentos manuais e de ativação simples por temporizador ou gatilho. Os pesquisadores dizem que as próximas prioridades são a navegação autônoma, um melhor desempenho em água salgada, além de um maior alcance e autonomia. Se essas peças se encaixarem, o robô poderá ser usado no monitoramento ambiental, para coletar amostras em lagos, rios, costas e ecossistemas marinhos, essencialmente um drone anfíbio com ambições de gaivota.
Com cerca de US$ 300 em materiais e uso de peças que qualquer pessoa pode encontrar, o robô-pássaro fica barato o suficiente para ser reproduzido. A equipe divulgou arquivos CAD abertos, de modo que qualquer pessoa com uma impressora 3D pode construir um.
“Nossa visão dos sonhos é que oceanógrafos, biólogos marinhos e membros de comunidades costeiras lancem este robô de um barco, ou da praia, e ele voe perto da área de interesse, como um iceberg ou uma instalação portuária, ou sobre um grupo de baleias”, diz Raphael Zufferey, professor de engenharia mecânica no MIT. “Ele mergulharia na água para fazer uma medição ou coletar uma amostra, e voaria de volta para entregar os dados por uma fração do custo dos métodos tradicionais. Depois, poderia sair novamente para outro mergulho”.
A pesquisa foi publicada na revista Science.
Artigo original (em inglês) publicado por Omar Kardoudi na New Atlas.
SOBRE O AUTOR
Omar Kardoudi
Jornalista, roteirista e cineasta. Fez parte da equipe editorial fundadora do Sploid e colaborou com o Gizmodo. Atualmente, é coeditor do Novaceno, o jornal futurista espanhol, e seu trabalho recente inclui a minissérie documental Control Z: The Future To Undo.
