&bala; Física 18, 104
Um estudo do movimento de rolamento de larvas de flimagem de frutas permitiu aos pesquisadores criar um robô macio que possa girar por si só.
Máquinas autônomas construídas a partir de materiais macios oferecem vantagens em medicina e alívio de desastres, mas projetar robôs suaves que podem se movimentar por si mesmos tem sido um desafio. Agora, uma equipe de pesquisa construiu um robô macio que pode rolar continuamente sem o benefício de uma força externa ou de qualquer estrutura rígida (1). A equipe estudou os mecanismos que permitem que as larvas de flimagem de frutas geram um movimento de rolamento e replicaram a técnica das larvas usando um sistema pneumático para conduzir uma sequência de mudanças de forma no robô. A demonstração mostra que um simples mecanismo de mudança de forma pode gerar um movimento de rolagem autopropulsionado em um robô macio.
Os pesquisadores de robóticos moles visam criar máquinas autônomas a partir de materiais e eletrônicos flexíveis, geralmente inspirados por animais de corpo mole. Sua natureza flexível torna esses robôs ideais para interagir com o corpo humano e espremer em espaços apertados que não podem ser alcançados por estruturas rígidas. Mas a locomoção autopropulsada continua sendo um desafio-chave, uma vez que um robô totalmente macio não tem membros rígidos e não pode conter motores ou engrenagens. Xudong Liang, do Instituto de Tecnologia Harbin, em Shenzhen, China e seus colegas, se perguntaram como os animais de corpo macio resolveram esse problema, para que estudaram as larvas de moscas frutíferas. Uma dessas larvas semelhantes a vermes pode rolar para longe do perigo girando em torno de seu eixo longo, enquanto seu corpo é enrolado em uma forma de C.
No entanto, o mecanismo para esse comportamento rolante permanece incerto. Um estudo anterior teorizou que a larva gera rotação redistribuindo continuamente seu peso para que esteja sempre “inclinando” (2). Mas Liang e colegas descobriram que esse processo é muito fraco: as medições preliminares do movimento da larva mostraram que esse efeito gravitacional não pode suprir a força necessária para rolar uma larva. Para investigar os mecanismos biomecânicos em jogo, eles rastrearam a forma e a atividade de dois tipos diferentes de músculos à medida que as larvas rolavam: músculos circulares, que envolvem o corpo larval e os músculos axiais, que se estendem ao longo do longo eixo do corpo.
Ao imaginar os músculos individuais e usar a ablação a laser para desativar cada grupo muscular, eles descobriram que os músculos axiais desempenham um papel mais importante na sustentação do movimento do rolamento. Os experimentos revelaram um processo seqüencial que começa quando um dos músculos axiais se contrai para dobrar o corpo em uma forma de C. Esse músculo relaxa, permitindo que o corpo se recupere levemente da curva, enquanto o músculo vizinho começa a se contrair. À medida que cada músculo axial se contrai e relaxa em sequência, a larva é capaz de rolar.
Liang e colegas desenvolveram um modelo mecânico que descreve como o processo de ativação seqüencial pode gerar um movimento de rolamento. Essa análise detalhada permitiu à equipe projetar um robô suave que possa gerar e sustentar a rotação. O “corpo” cilíndrico é feito de borracha de silicone, enquanto a atuação é fornecida por quatro câmaras internas sob controle pneumático. Pressionar uma das câmaras faz com que ela se alça, fazendo o robô se curvar em direção ao lado oposto. Quando a câmara adjacente é pressurizada e a primeira esvaziada – imitando as contrações musculares seqüenciais das larvas – o robô começa a rolar. Segundo Liang, essa prova de conceito mostra que mesmo sequências de atuação simples podem produzir movimento complexo.
“Essa estratégia simples, porém eficaz, fornece uma estrutura elementary para o desenvolvimento de robôs bioinspirados que oferecem locomoção de rolamento eficiente e adaptável com eficiência energética”, diz Qiguang He, especialista em robótica suave da Universidade Chinesa de Hong Kong. A equipe agora espera integrar o suggestions sensorial ao design, o que possibilitaria ajustar dinamicamente as seqüências de atuação e permitir que o robô position em terrenos irregulares.
–Susan Curtis
Susan Curtis é uma escritora de ciências freelancers sediada em Bristol, Reino Unido.
Referências
- X. Liang et al.“Mecânica de movimento de rolamento de corpo mole sem torque externo”. Phys. Rev. Lett. 134198401 (2025).
- PC Cooney et al.“Base neuromuscular de Drosophila Comportamento de fuga de rolamento larval ”. Proc. Natl. Acad. Sci. EUA 120 (2023).
