Perna robótica inspirada em avestruz não gasta energia para ficar em pé

Pesquisadores do Instituto de Tecnologia Max Planck, na Alemanha, desenvolveram uma perna robótica customizável inspirada nas patas de um avestruz. Apelidado de BirdBot, o dispositivo, assim como seu modelo natural, é muito mais eficiente em termos de economia de energia.

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O equipamento precisa de menos motores do que outras máquinas do gênero para funcionar graças a uma rede de músculos e tendões artificiais que se estende por todas as suas articulações mecânicas. Em tese, esse sistema também pode ser dimensionado para aplicações em robôs cada vez maiores.

“Ao caminhar, os humanos puxam os pés para cima e dobram os joelhos, mas os pés e os dedos apontam para a frente quase inalterados. Sabe-se que os pássaros são diferentes — na fase de balanço, eles dobram os pés para trás. Nós implementamos uma mecânica parecida acoplada à perna e ao pé, permitindo uma caminhada robusta e com eficiência energética para o robô”, explica o professor Badri-Spröwitz, autor principal do estudo.

Acoplamento mecânico

Segundo os pesquisadores, o acoplamento das articulações da perna e do pé em conjunto com as forças e movimentos envolvidos podem ser a razão pela qual um animal de grande porte como um avestruz pode não apenas correr mais rápido, mas também ficar em pé por várias horas sem se cansar.

Para testar essa teoria, os cientistas construíram uma perna robótica que não precisa de nenhuma força motora para manter a estrutura em pé. Em vez disso, o dispositivo possui uma articulação equipada com um mecanismo composto por uma mola e um cabo. Cada perna contém apenas dois motores: um para as articulações do quadril e outro que flexiona a articulação do joelho.

“As articulações do pé e da perna não precisam de atuadores na fase de apoio. As molas alimentam essas articulações e o mecanismo multiarticular mola-tendão coordena os movimentos articulares, reduzindo o esforço necessário para manter tudo funcionando”, acrescenta o doutorando em robótica Alborz Sarvestani, coautor do estudo.

Menos energia

Quando o robô está em pé, ele gasta zero energia para se manter nessa posição. Isso faz com que essa perna mecânica seja extremamente eficiente e econômica, precisando de apenas um quarto da eletricidade — que seria usada em máquinas desse tipo — para funcionar longe da tomada.

Nos testes realizados em laboratório, os engenheiros colocaram o robô para caminhar em uma esteira. A cada balanço da perna, o pé desengata a mola, afrouxando o cabo e as articulações para que elas de movimentem livremente. Em vez de precisar de motores e sensores para desempenhar essa tarefa, é o pé que assume essa função enquanto o robô caminha.

Com esse novo modelo, a perna consegue mudar mecanicamente caso haja algum obstáculo ou buraco no chão. Essa troca de movimentos ocorre em tempo real e sem atrasos, dando ao robô uma robustez mais eficiente durante a locomoção, seja ela uma simples caminhada ou uma corrida em alta velocidade.

“Seja na escala de um Tiranossauro Rex ou de uma pequena codorna, teoricamente, pernas com até um metro de altura podem agora ser implementadas para transportar robôs com o peso de várias toneladas, que se movem gastando pouca energia”, encerra o professor Badri-Spröwitz.

Fonte: Max Planck Society