Robô de natação simplificado inspirado em polvo com braços macios e assimétricos pode replicar padrões de natação

Um robô nadador simplificado inspirado no polvo com braços macios e assimétricos

O robô da equipe nadando na água. Crédito: NUS Soft Robotics Lab.

Pesquisadores da Universidade Nacional de Cingapura desenvolveram um novo robô inspirado em um dos animais aquáticos mais inteligentes da Terra: o polvo. Este robô, apresentado num artigo publicado no arXiv servidor de pré-impressão, poderia ser usado tanto para completar tarefas do mundo real debaixo d’água quanto para estudar os fundamentos biomecânicos da natação do polvo.

“Nossa jornada de pesquisa começou há muito tempo com o estudo de diversos princípios de alcance e preensão, locomoção e natação”, disse a professora Cecilia Laschi, que supervisionou o estudo, ao Tech Xplore.

Em comparação com muitos outros animais marinhos, os polvos são extraordinariamente ágeis, pois podem nadar rapidamente debaixo d’água e manipular objetos ao seu redor. O objetivo principal deste estudo recente foi desenvolver um sistema robótico que reproduza de forma confiável as habilidades subaquáticas avançadas do polvo.

“O objetivo inicial do nosso trabalho era desenvolver uma plataforma de natação e, ao revisar a literatura anterior, percebemos que os projetos existentes eram excessivamente complicados, especialmente quando se tratava de imitar os oito braços do polvo”, disse Yiyuan Zhang, um dos primeiros autores. do papel.

“Nosso principal objetivo é criar uma plataforma mais acessível e fácil de construir que não apenas capture a essência do movimento do polvo, mas também incentive pesquisas e inovações mais amplas em robótica subaquática”.

O robô inspirado no polvo desenvolvido por Zhang e seus colegas tem oito braços macios que são acionados por meio de um mecanismo inovador semelhante a um guarda-chuva. Este mecanismo inovador, alimentado por dois motores girando em velocidade constante, elimina a necessidade de implantar oito motores diferentes e atuadores individuais para cada braço.

“À medida que o robô se move pela água, seus braços se abrem suavemente para criar uma forma de baixo arrasto, permitindo que ele deslize sem esforço”, disse Zhang. “Então, quando chega a hora de se impulsionar para frente, os braços rapidamente se fecham e enrijecem, gerando um impulso poderoso – assim como um polvo faz! Este design não apenas simplifica a mecânica e o controle, mas também aumenta a eficiência, tornando o robô eficaz e fácil de usar. gerenciar.”

Com o design inovador do robô, os pesquisadores conseguiram replicar de perto o padrão de natação observado nos polvos. Nos testes iniciais, descobriu-se que o robô se impulsionava de forma eficiente para a frente, atingindo uma velocidade máxima de 314 mm/s durante o segundo golpe de potência.

Comparado com plataformas robóticas inspiradas em polvos introduzidas anteriormente, o sistema proposto pela equipe é muito menos complexo, mas atinge um desempenho de natação comparável. Uma outra vantagem do novo robô é a sua eficiência energética, uma vez que pode viajar longas distâncias debaixo de água, minimizando o consumo de energia.

“Este projeto também aborda um problema comum em robôs semelhantes: o movimento para trás quando os braços se abrem para a próxima propulsão”, disse Zhang.

“As aplicações práticas do nosso robô inspirado no polvo são vastas, incluindo exploração subaquática, monitoramento ambiental e até mesmo operações de busca e salvamento. Atualmente, estamos nos concentrando no uso desta plataforma para avançar nossa pesquisa sobre movimento e manipulação subaquática semelhante à do polvo, que poderia abrir novas possibilidades na robótica.”

A nova plataforma robótica introduzida pelo Prof. Laschi, Zhang e seus colegas poderá em breve inspirar o desenvolvimento de outros robôs subaquáticos simplificados de inspiração biológica. Notavelmente, este artigo recente faz parte de um projeto de pesquisa mais amplo com foco na robótica inspirada no polvo.

O projecto mais amplo da equipa já ajudou a identificar alguns dos factores que contribuem para a destreza avançada e capacidades de natação destes fascinantes animais aquáticos. Nos seus próximos estudos, os investigadores planeiam explorar estratégias de design adicionais que possam melhorar ainda mais o desempenho e a eficiência energética dos sistemas inspirados no polvo.

“Nosso plano é revolucionar a forma como os robôs subaquáticos são projetados e construídos e levar suas capacidades operacionais e autonomia, em controle e energia, para o próximo nível”, acrescentou o Prof.

“Além das aplicações subaquáticas, exploramos a aplicação das nossas novas tecnologias em diversos campos, como o campo biomédico, para ajudar pessoas idosas, ou na indústria. Gostaríamos de agradecer o apoio financeiro aos nossos projetos de investigação, incluindo DESTRO (‘Dextrous , Strong Yet Soft Robots’ da MAE, Itália, e A*STAR, Singapura), REBOT (‘Rethinking Underwater Robot Manipulation’ do Ministério da Educação de Singapura) e o projecto RoboLife (‘Soft Robots with Morphological Adaptation and Life-like Habilidades’ da Universidade Nacional de Cingapura).”

Mais informações:
Bobing Zhang et al, Robô semelhante a um polvo com braços assimétricos macios, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2410.11764

Informações do diário:
arXiv

© 2024 Science X Network

Citação: Robô nadador simplificado inspirado em polvo com braços assimétricos macios pode replicar padrões de natação (2024, 29 de outubro) recuperado em 29 de outubro de 2024 em https://techxplore.com/news/2024-10-octopus-robot-soft-asymmetric-arms. HTML

Este documento está sujeito a direitos autorais. Além de qualquer negociação justa para fins de estudo ou pesquisa privada, nenhuma parte pode ser reproduzida sem permissão por escrito. O conteúdo é fornecido apenas para fins informativos.



Deixe uma resposta