Robôs de enxame de quatro patas

O comportamento coletivo de formigas, abelhas e pássaros para resolver problemas e superar obstáculos é algo que pesquisadores desenvolveram em robótica aérea e submarina. O desenvolvimento de robôs de enxame de pequena escala com a capacidade de atravessar terrenos complexos, no entanto, vem com um conjunto único de desafios. Os pesquisadores construíram robôs com várias pernas capazes de manobrar em ambientes desafiadores e realizar tarefas difíceis coletivamente, imitando seus equivalentes do mundo natural.

Robôs com pernas podem navegar em ambientes desafiadores, como terrenos acidentados e espaços apertados, e o uso de membros oferece suporte corporal eficaz, permite manobrabilidade rápida e facilita a travessia de obstáculos. No entanto, os robôs com pernas enfrentam desafios de mobilidade únicos em ambientes terrestres, o que resulta em desempenho locomotor reduzido.

Leia uma sessão de perguntas e respostas com o pesquisador

Em uma breve sessão de perguntas e respostas com Tech Briefs, o Prof. Yasemin Ozkan-Aydin explica o que os enxames podem fazer quando os recursos são avançados.

Os pesquisadores levantaram a hipótese de que uma conexão física entre robôs individuais poderia melhorar a mobilidade de um sistema coletivo de pernas terrestres. Robôs individuais executavam tarefas simples ou pequenas, como mover-se sobre uma superfície lisa ou carregar um objeto leve, mas se a tarefa estivesse além da capacidade da unidade única, os robôs se conectavam fisicamente uns aos outros para formar um sistema maior de várias pernas e superar coletivamente questões.

Usando uma impressora 3D, a equipe construiu robôs de quatro patas medindo aproximadamente 6 a 8 polegadas de comprimento. Cada um foi equipado com uma bateria de polímero de lítio, microcontrolador e três sensores – um sensor de luz na frente e dois sensores de toque magnético na frente e atrás, permitindo que os robôs se conectassem uns aos outros. Quatro pernas flexíveis reduziram a necessidade de sensores e peças adicionais e deram aos robôs um nível de inteligência mecânica que ajudou na interação com terrenos acidentados ou irregulares.

Depois de imprimir cada robô, eles foram construídos e testados sobre grama, cobertura morta, folhas e bolotas. Experimentos em terreno plano foram conduzidos sobre painéis de partículas e escadas foram construídas com espuma isolante. Os robôs também foram testados em carpetes felpudos e blocos retangulares de madeira foram colados em painéis de partículas para servir como terreno acidentado. Quando uma unidade individual ficava presa, um sinal era enviado para robôs adicionais que se conectavam para fornecer suporte para atravessar obstáculos com sucesso enquanto trabalhavam coletivamente.

O trabalho informará o design de enxames de pernas de baixo custo que podem se adaptar a situações imprevistas e realizar tarefas cooperativas do mundo real, como operações de busca e resgate, transporte coletivo de objetos, exploração espacial e monitoramento ambiental. A pesquisa se concentrará em melhorar as capacidades de controle, detecção e energia do sistema, que são essenciais para a locomoção do mundo real e a resolução de problemas.

Para sistemas de enxame funcionais, a tecnologia da bateria precisa ser melhorada. São necessárias baterias pequenas que possam fornecer mais energia, com duração ideal de mais de 10 horas. Caso contrário, usar esse tipo de sistema no mundo real não é sustentável. Limitações adicionais incluem a necessidade de mais sensores e motores mais potentes, mantendo o tamanho dos robôs pequeno.