Assista o primeiro voo controlado do menor inseto robótico do mundo
Controlled flight of a robotic insect from Wyss Institute on Vimeo.
Pesquisadores da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas (SEAS) e do Instituto Wyss, ambos de Harvard (EUA), demonstraram o primeiro voo controlado de um robô do tamanho de um inseto, o Robobee, o culminar de mais de uma década de trabalho.
Com metade do tamanho de um clipe e pesando menos de um décimo de grama, o robô voou poucos centímetros, pairou frágil no ar, e por fim bateu as asas para completar sua rota programada.
Pode não parecer muito, mas esse é o menor inseto robótico voador do mundo, e levou 12 anos para funcionar.
Enquanto ele já conseguia bater as asas por algum tempo, os cientistas ainda não tinham sido capazes de alcançar o voo controlado. Com o uso de atuadores piezoelétricos e um sistema de controle delicado, eles conseguiram dar ao inseto a precisão de que necessitava.
“Agora que temos esta plataforma única, existem dezenas de testes que estamos começando a fazer, incluindo manobras de controle e pouso mais agressivas”, explicou o principal pesquisador Robert J Wood.
Infelizmente, o robô de 80 mg e 3 cm de envergadura ainda precisa estar ligado a um fio que fornece energia, e não pode lidar com condições como vento ou chuva, mas os próximos passos da pesquisa são baterias mais leves e softwares mais avançados para resolver isso.
A tecnologia
Inspirado pela biologia de uma mosca, com uma anatomia de escala submilimétrica e duas asas quase invisíveis que batem 120 vezes por segundo, o pequeno dispositivo representa a vanguarda dos sistemas de microfabricação e controle.
“Nós tivemos que desenvolver soluções a partir do zero para tudo”, explica Wood. “Quando arrumávamos um problema, cinco novos surgiam”.
Componentes para robôs do tamanho de um dedo, como você pode imaginar, não são amplamente disponíveis. “Grandes robôs podem rodar com motores eletromagnéticos, mas para essa pequena escala você tem que chegar a uma alternativa, e não havia uma”, explica o coautor do estudo, Kevin Y. Ma, estudante de pós-graduação na SEAS.
O robô bate suas asas com atuadores piezoelétricos – tiras de cerâmica que se expandem e contraem quando um campo elétrico é aplicado. Finas dobradiças de plástico incorporadas dentro de seu corpo de fibra de carbono servem como articulações, e um sistema de controle equilibrado comanda os movimentos de rotação do robô, com cada asa sendo controlada de forma independente em tempo real.
O inseto robótico também tira proveito de uma técnica de fabricação desenvolvida pela equipe de Wood em 2011. Camadas de vários materiais de corte a laser são mergulhadas e imprensadas juntas em uma placa fina e plana que se dobra como um livro pop-up infantil (no qual imagens saltam das páginas) para formar a estrutura eletromecânica completa.
O processo passo-a-passo rápido substitui o que costumava ser uma arte manual meticulosa e permite que a equipe use materiais mais robustos em novas combinações, melhorando a precisão global de cada dispositivo.
“Agora podemos construir muito rapidamente protótipos de confiança, o que nos permite ser mais agressivos na forma como testá-los”, conta Ma, acrescentando que a equipe passou por 20 protótipos apenas nos últimos seis meses.
Aplicações do projeto Robobee podem incluir monitoramento ambiental, operações de busca e salvamento e assistência com a polinização de culturas. Novos materiais, técnicas de fabricação e componentes podem até permitir uma nova classe de dispositivos médicos complexos.
Daqui pra frente
Os próximos passos do estudo envolverão integrar o trabalho paralelo de diferentes equipes para melhorar a coordenação e fonte de energia do robô, até que os insetos estejam totalmente autônomos e sem fio.
Os desafios são armazenamento de energia pequeno o suficiente para ser implantado no corpo do robô, e um cérebro computacionalmente eficiente, que independa de controle humano externo (a inspiração para tanto devem ser as moscas reais, que realizam manobras usando seu cérebro minúsculo).[Gizmodo, Harvard]
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