Pesquisadores redefinem como os robôs se movem

Lin Cao, da Escola de Engenharia Elétrica e Eletrônica da Universidade de Sheffield, reinventou uma das falhas de longa data da robótica como um recurso inovador – revelando uma nova maneira de os robôs leves se moverem, se transformarem e até mesmo “crescerem” com destreza sem precedentes.

O estudo, publicado em Avanços da Ciênciaapresenta a Morphing de Forma Assistida por Histerese (HasMorph) — um conceito que pode mudar a forma como os engenheiros projetam robôs flexíveis para medicina, indústria e resposta a desastres.

De ‘mais motores’ a ‘movimento mais inteligente’

Tradicionalmente, os roboticistas acreditam que, para conseguir movimentos mais hábeis, os robôs precisam de mais atuadores – como adicionar mais cordas a uma marionete. Mas isso torna os robôs volumosos, caros e difíceis de controlar.

A equipe do Dr. Cao adotou uma visão radicalmente diferente: e se menos atuadores pudessem fazer mais, aproveitando um comportamento mecânico natural que os engenheiros geralmente tentam eliminar: a histerese.

A histerese ocorre quando o movimento de um sistema não refaz exatamente seu caminho quando as forças são invertidas – por exemplo, o pequeno atraso entre as engrenagens mudando de direção devido à folga entre os dentes da engrenagem. “Em vez de combater esse efeito, decidimos usá-lo”, disse o Dr. Cao. “A histerese pode realmente ser aproveitada para fazer com que os robôs se lembrem de suas formas anteriores e executem movimentos complexos com atuação mínima.”

Três inovações em um conceito

1. Invertendo a mentalidade – a equipe transformou a histerese de uma falha do sistema em uma vantagem de design, usando-a para criar mudanças de forma controláveis ​​e estáveis ​​em robôs flexíveis.
2. O paradigma de atuação HasMorph – Com apenas dois cabos, o robô pode controlar múltiplas seções de dobra de forma independente, alcançando bilhões de formas possíveis. Isto representa uma grande mudança em relação à abordagem convencional de “mais motores para mais destreza”.
3. Transformação de forma reversível para robôs em crescimento — Ao combinar o HasMorph com um robô de crescimento suave com inversão de pontas que se estende na ponta como uma planta, a equipe permitiu um controle hábil da forma e da direção do crescimento. O robô pode avançar, contornar obstáculos, seguir o caminho exato de sua ponta (“seguir o líder”) e até encurtar a partir da ponta – uma capacidade há muito procurada em campo.

Por que isso importa

Esta combinação de simplicidade e inteligência em movimento abre novas possibilidades em diversos campos:

• Cirurgia minimamente invasiva – Um endoscópio robótico fino poderia navegar sem atrito dentro do corpo, evitando que tecidos saudáveis ​​alcançassem órgãos-alvo com segurança e precisão.
• Busca e resgate – Os robôs poderiam se mover através de estruturas desabadas ou escombros para localizar sobreviventes.
• Inspeção estrutural e de tubulações — Os robôs poderiam explorar espaços confinados e sinuosos sem a necessidade de mecanismos volumosos ou múltiplos motores.

“Para os pacientes, isso pode significar procedimentos mais seguros e menos traumáticos”, disse o Dr. Cao. “Para os roboticistas, HasMorph é uma mudança de paradigma – mostra que movimentos mais hábeis nem sempre significam mais motores. Significa projetar de forma mais inteligente.”