Robótica

Conheça o “UrchinBot”, robô ouriço-do-mar de Harvard

No espectro de coisas estranhas que podem ser encontradas no oceano, os ouriços do mar provavelmente estão em algum lugar no meio. Eles são uma combinação interessante de rígida e flexível, com conchas cobertas de espinhos móveis e apêndices tubulares macios que funcionam como uma combinação de pernas e pés pegajosos.

A estratégia de mobilidade dos ouriços-do-mar aproveita esses dois apêndices e, embora não sejam rápidos, eles podem entrar em todos os tipos de recantos e recantos potencialmente úteis, o que parece ser uma capacidade que pode ser valiosa em um robô.

No IROS 2019, nesta semana, os roboticistas de Harvard apresentaram um robô bio inspirado que “incorpora características anatômicas exclusivas dos ouriços do mar”, acionado por pneumáticos ou hidráulicos e operando sem uma corda. Pode ser baseado em um animal real, mas mesmo assim, o UrchinBot é definitivamente um dos robôs de aparência mais estranha.

Acontece que os ouriços-do-mar adultos são criaturas complicadas, e fazer uma versão robótica de um deles exigia muito. Os ouriços-do-mar juvenis incorporam os mesmos recursos básicos em um corpo muito mais simples e, embora tenham apenas 0,5 mm de tamanho, uma versão ampliada (com um corpo de 230 mm de diâmetro) era muito mais viável.

Assim como os adultos, os bebês de ouriço-do-mar têm dois apêndices de mobilidade: espinhos móveis e pés de tubo pegajosos. A semelhança física é impressionante, mas é muito mais do que apenas estética, pois os pesquisadores enfatizam que “atenção especial foi dada à replicação precisa da geometria e amplitude de movimento dos recursos anatômicos nos quais nosso design foi baseado”.

Os espinhos do UrchinBot (que o animal real usa para proteção, mobilidade e se prender nas fendas) refletem os dois tipos diferentes de espinhos que você vê nos ouriços juvenis. Ninguém sabe ao certo por que os bebês têm espinhos mais extravagantes que os adultos, mas o UrchinBot replica esses detalhes também.

Cada coluna é conectada ao corpo com uma junta esférica e um triângulo de três cúpulas pneumáticas ao redor da junta pode ser inflado para empurrar a coluna em direções diferentes.

Todas as cúpulas estão interconectadas dentro do robô, o que significa que os espinhos não podem ser acionados separadamente e que você obtém um movimento rotacional satisfatoriamente simétrico sempre que os espinhos se movem. Quando eles giram contra uma superfície em que o UrchinBot está apoiado, o robô se vira lentamente na direção oposta.

Os pés do tubo são um pouco mais complicados, porque os ouriços reais excretam coisas pegajosas que eles usam para se colar nas superfícies e depois excretam uma enzima que dissolve a cola quando eles querem se mover. O UrchinBot usa ímãs extensíveis e retráteis, que funcionam perfeitamente bem desde que o robô esteja se movendo em uma superfície ferrosa.

À medida que os pés do tubo são inflados, eles se movem para fora e inclinam as pontas para baixo e, com pressão suficiente, os ímãs dos dedos do pé saltam e aderem. O UrchinBot inverte seu sistema hidráulico para sugar o pé do tubo de volta, puxando-o em direção ao ponto de adesão e fazendo com que o ímã se solte novamente assim que chegar lá.

O restante do corpo do UrchinBot é ocupado por bombas, válvulas e componentes eletrônicos que permitem operar completamente sem corda, tanto em terra quanto debaixo d’água. Acontece que os espinhos do UrchinBot exibem uma amplitude de movimento semelhante à de um ouriço real, o que é legal. Os pés do tubo podem atingir uma proporção de extensão de 6:1, que é razoavelmente próxima à proporção de 10:1 de um ouriço juvenil, mas muito menos que um ouriço adulto, que pode estender seus pés de tubo para uma proporção de 50:1.

O UrchinBot não é tão rápido quanto o real, o que é esperado na maioria dos robôs com bio inspiração. A velocidade máxima é de 6 mm / s, ou 0,027 comprimentos de corpo por segundo, um pouco mais lenta que um ouriço-do-juvenil (que pode atingir 10 comprimentos de corpo por segundo se esticando), mas apenas metade da velocidade de um ouriço adulto.

O UrchinBot pode não ser o robô mais rápido no fundo do mar, mas os pesquisadores dizem que ele pode ser útil para aplicações de limpeza e inspeção subaquática, especialmente em situações em que a incrustação pesada seria um desafio para os robôs mais convencionais.

A prioridade das atualizações do UrchinBot é enchê-lo com o maior número de atuadores que ele aguentar, com o objetivo de fazer com que os espinhos atuem individualmente e dê aos pés do tubo graus extras de liberdade.

Embora o UrchinBot possa não encontrar aplicativos de curto prazo, ele serve como uma base de testes para ajudar os pesquisadores a identificar recursos físicos e técnicas de controle que podem resultar em novos tipos de robôs subaquáticos mais versáteis e eficazes.

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