Design inspirador de robôs:lições da Sea Star Locomotion

Motion Design INSIDER
O movimento das estrelas do mar envolve o movimento de centenas de minúsculos pés tubulares. (Imagem:Gerald Corsi/iStock)
As estrelas do mar são criaturas cujos movimentos envolvem a coordenação de centenas de minúsculos pés tubulares para navegar em ambientes complexos – apesar da falta de um cérebro central. Em outras palavras, é como se cada pé tivesse vontade própria.

Para o Kanso Bioinspired Motion Lab, baseado no Departamento de Engenharia Aeroespacial e Mecânica da USC Viterbi, as estrelas do mar representam um fenômeno intrigante. O Laboratório Kanso é especializado em decodificar a física do fluxo de sistemas vivos, muitas vezes aplicando esses insights para informar o desenvolvimento da robótica.

O artigo recente do laboratório na Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) , “A dinâmica dos pés tubulares impulsiona a adaptação na locomoção das estrelas do mar” (13 de janeiro de 2026), revela que o movimento das estrelas do mar é direcionado pelo feedback local de pés tubulares individuais, cada um ajustando dinamicamente sua adesão à superfície em resposta a vários graus de tensão mecânica.

“Começamos a trabalhar com estrelas do mar com o Laboratório McHenry da UC Irvine e mais tarde fizemos parceria com biólogos da Universidade de Mons, na Bélgica”, disse Eva Kanso, diretora do Laboratório Kanso e professora de engenharia aeroespacial e mecânica, física e astronomia. "Juntamente com o professor associado Sylvain Gabriele e a estudante de pós-graduação Amandine Deridoux no SYMBIOSE Lab, projetamos uma "mochila" especial impressa em 3D para a estrela do mar. Ao carregar e descarregar a mochila, pudemos observar e medir como cada pé tubular respondeu ao peso adicionado."

Os pesquisadores descobriram que cada pé respondia de forma independente às mudanças de carga. “Desde o início, levantamos a hipótese de que as estrelas do mar dependem de uma estratégia de controle hierárquica e distribuída, na qual cada pé tubular toma decisões locais sobre quando anexar e desconectar da superfície com base em sinais mecânicos locais, em vez de ser dirigido por um controlador central”, disse Kanso.

Os experimentos permitiram à equipe testar e quantificar essas respostas locais. “Desenvolvemos um modelo matemático que mostra como regras simples de controle local, acopladas à mecânica do corpo, podem dar origem à locomoção coordenada de todo o animal.”

Este modelo de movimento adaptativo baseado em feedback local é altamente relevante para o projeto de robótica suave e multicontato. As aplicações potenciais em terra, debaixo de água e mesmo noutros planetas incluem sistemas de locomoção descentralizados para robôs que navegam em terrenos irregulares, verticais e invertidos – ambientes que impedem a comunicação consistente de um “controlo de missão” central ou de um decisor humano.

“Também conduzimos experimentos nos quais viramos a estrela do mar de cabeça para baixo – a morfologia dos pés tubulares permite que a estrela do mar continue a se mover”, disse Kanso. “Imagine se você estivesse fazendo parada de mão. Seu sistema nervoso informaria imediatamente que você está em uma posição oposta à gravidade. Mas uma estrela do mar não tem esse reconhecimento coletivo.”

Em vez disso, a estrela do mar está equipada com o conhecimento local de cada pé tubular experimentando a força da gravidade de maneira diferente. O movimento coordenado se deve ao fato dos pés estarem mecanicamente ligados ao corpo; quando um pé empurra, o movimento afeta os outros pés. Como resultado, as falhas locais não param necessariamente todo o sistema – permitindo robustez e resiliência avançadas.

Essa é uma vantagem significativa para robôs autônomos que navegam em ambientes extremos, sujeitos a virar, perder ou ganhar carga, ou serem desconectados de uma fonte central de comunicação. Enquanto os animais de movimento rápido (desde insectos a ginastas) dependem de “geradores de padrões centrais” – circuitos neurais especializados localizados no tronco cerebral que produzem padrões motores rítmicos – as estrelas do mar de movimento lento estão preparadas para se adaptarem dinamicamente às mudanças ambientais.

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