Das calçadas para a robótica: Bonecos infláveis inspiram robôs sem cérebro

Redação do Site Inovação Tecnológica - 14/05/2025

As pernas do robô sincronizam-se sozinhas, permitindo que ele se locomova em terrenos desconhecidos.
[Imagem: AMOLF/Alberto Comoretto]

Robôs birutas

Os bonecos birutas infláveis passaram de curiosidades divertidas para um recurso de propaganda profissional, e agora eles deram um passo rumo à alta tecnologia.

Alberto Comoretto e colegas do Instituto Amolf, nos Países Baixos, usaram o mesmo princípio dos bonecos balançantes para criar um robô que anda, salta e até nada, tudo sem cérebro, eletrônica ou inteligência artificial - apenas tubos flexíveis, ar e um pouco de física básica bem explorada.

É um dos robôs macios mais rápidos já criados, e um dos mais simples.

Ele não possui microcontrolador, nem software e nem mesmo sensores. E ainda assim, ele se move com coordenação e autonomia surpreendentes, simplesmente por causa da estrutura do seu corpo e do modo como ele interage com o ambiente.

Ou seja, a mesma física que faz os bonecos birutas se mexerem e dançarem tornou-se a chave para criar uma nova família de robôs autônomos e muito versáteis - não são muitos os robôs que conseguem andar e nadar sem precisar de qualquer alteração, por exemplo.

Os mesmos membros auto-oscilantes usados para andar sincronizam-se para a natação em estilo livre.
[Imagem: AMOLF/Alberto Comoretto]

Movimento sincronizado autônomo

As pernas do robô são feitas de tubos ocos macios. Impulsionadas apenas por um fluxo contínuo de ar, cada uma delas começa a oscilar, como os bonecos infláveis na calçada - o fluxo de ar é embarcado, ou seja, gerado no corpo do próprio robô, o que significa que ele é autônomo.

Sozinha, cada perna balança aleatoriamente. Mas quando muitas delas são acopladas de modo bem planejado, começa a acontecer algo interessante: Seus movimentos se sincronizam rapidamente, assumindo movimentos rítmicos que se prestam muito bem à locomoção.

"De repente, a ordem emerge do caos," disse Comoretto. "Não há código, nem instruções. As pernas simplesmente entram em sincronia espontaneamente, e o robô decola. Assim como vaga-lumes piscando em sincronia ou células cardíacas pulsando em uníssono, movimentos coletivos complexos surgem de interações simples."

Exemplo de movimento da máquina inflável.
[Imagem: Alberto Comoretto et al. - 10.1126/science.adr3661]

Mais rápido que Ferrari

Outra característica inesperada do robô é a velocidade. Quando o fluxo de ar é ligado, o robô atinge uma velocidade de caminhada de 30 comprimentos de corpo por segundo.

Quer uma comparação? Uma Ferrari atinge apenas 20 comprimentos de corpo por segundo. Ou seja, a velocidade do robô é ordens de magnitude mais rápida do que a de outros robôs movidos a ar, que ainda exigem um controle computadorizado à parte do próprio robô.

E não para por aí: A sincronização é adaptativa. Se o robô encontrar um obstáculo, ele se reorienta. Ao se mover da terra para a água, por exemplo, o ritmo da marcha muda espontaneamente de um padrão de salto em fase para um nado livre. Essas transições ocorrem sem nenhum processador central ou lógica de controle: O movimento emerge do forte acoplamento entre o corpo do robô e o ambiente, sem a necessidade de qualquer sensor que detecte a presença de água ou do ar.

"Na biologia, frequentemente vemos uma inteligência descentralizada similar," disse Mannus Schomaker, membro da equipe. "Estrelas-do-mar, por exemplo, coordenam centenas de pés tubulares usando retroalimentação local e dinâmica corporal, não um cérebro centralizado."

A natureza também explora essa física dos bonecos de propaganda que se vê nas calçadas.
[Imagem: Alberto Comoretto et al. - 10.1126/science.adr3661]

Máquina com múltiplas aplicações

Esta demonstração desafia a ideia convencional de que robôs precisam de sistemas de controle complexos para realizar comportamentos complexos ou realistas.

"Objetos simples, como tubos, podem dar origem a comportamentos complexos e funcionais, desde que entendamos como aproveitar a física subjacente," disse o professor Bas Overvelde, coordenador da equipe. Na verdade, o próprio pesquisador prefere não chamar a criação de sua equipe de robô. "Não há cérebro, nem computador. Essencialmente, é uma máquina. Mas, quando projetada corretamente, pode superar muitos sistemas robóticos e se comportar como uma criatura artificial," disse Overvelde.

Mas os pesquisadores esperam que seu trabalho inspire novas formas de pensar o projeto robótico: Sistemas mais simples, mais adaptáveis e robustos, não por meio da computação e da IA, mas da física.

Aplicações possíveis não faltam, de pílulas inteligentes à tecnologia espacial. Microrrobôs seguros sem microeletrônica, que possam ser engolidos e liberar medicamentos após atingirem o tecido-alvo de forma autônoma, exoesqueletos robóticos vestíveis, que se sincronizam com os passos da caminhada sem processadores, reduzindo o consumo de energia e aumentando a força humana, pertencem ao primeiro grupo. Mas também podem ser máquinas mecânicas autônomas, adequadas para ambientes extremos como o espaço, onde a eletrônica tradicional pode falhar devido às variações extremas de temperatura e aos altos níveis de radiação.

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