Bug resiliente

As imagens para download no site do MIT News office são disponibilizadas para entidades não comerciais, imprensa e público em geral sob uma licença Creative Commons Attribution Non-Commercial No Derivatives. Você não pode alterar as imagens fornecidas, a não ser recortá-las no tamanho certo. Uma linha de crédito deve ser utilizada na reprodução de imagens; se não for fornecido abaixo, credite as imagens ao "MIT".

Imagem anterior Próxima imagem

Os zangões são voadores desajeitados. Estima-se que uma abelha forrageira esbarra em uma flor cerca de uma vez por segundo, o que danifica suas asas com o tempo. No entanto, apesar de terem muitos pequenos rasgos ou buracos nas asas, os zangões ainda podem voar.

Os robôs aéreos, por outro lado, não são tão resilientes. Faça furos nos motores das asas do robô ou corte parte de sua hélice e há boas chances de que ele fique aterrado.

Inspirados pela robustez dos zangões, os investigadores do MIT desenvolveram técnicas de reparação que permitem a um robô aéreo do tamanho de um inseto suportar danos graves nos atuadores, ou músculos artificiais, que alimentam as suas asas – mas ainda assim voar eficazmente.

Eles otimizaram esses músculos artificiais para que o robô pudesse isolar melhor os defeitos e superar danos menores, como pequenos orifícios no atuador. Além disso, eles demonstraram um novo método de reparo a laser que pode ajudar o robô a se recuperar de danos graves, como um incêndio que queime o dispositivo.

Usando suas técnicas, um robô danificado poderia manter o desempenho do nível de vôo depois que um de seus músculos artificiais fosse perfurado por 10 agulhas, e o atuador ainda fosse capaz de operar depois que um grande buraco fosse feito nele. Seus métodos de reparo permitiram que um robô continuasse voando mesmo depois que os pesquisadores cortaram 20% da ponta da asa.

Isso poderia tornar enxames de pequenos robôs mais capazes de executar tarefas em ambientes difíceis, como conduzir uma missão de busca em um prédio em colapso ou em uma floresta densa.

“Passamos muito tempo entendendo a dinâmica dos músculos artificiais e moles e, através de um novo método de fabricação e de uma nova compreensão, podemos mostrar um nível de resiliência a danos comparável ao dos insetos”, diz Kevin Chen, o D Reid Weedon, Jr. Professor Assistente do Departamento de Engenharia Elétrica e Ciência da Computação (EECS), chefe do Laboratório de Soft e Micro Robótica do Laboratório de Pesquisa em Eletrônica (RLE) e autor sênior do artigo sobre estes últimos avança. “Estamos muito entusiasmados com isso. Mas os insetos ainda são superiores a nós, no sentido de que podem perder até 40% da asa e ainda assim voar. Ainda temos algum trabalho de atualização a fazer.”

Chen escreveu o artigo com os co-autores principais Suhan Kim e Yi-Hsuan Hsiao, que são estudantes de pós-graduação do EECS; Younghoon Lee, pós-doutorado; Weikun “Spencer” Zhu, estudante de pós-graduação do Departamento de Engenharia Química; Zhijian Ren, estudante de pós-graduação do EECS; e Farnaz Niroui, professor assistente de desenvolvimento de carreira do EE Landsman do EECS no MIT e membro do RLE. O artigo aparece hoje na Science Robotics.

Técnicas de reparo de robôs

Os minúsculos robôs retangulares que estão sendo desenvolvidos no laboratório de Chen têm aproximadamente o mesmo tamanho e formato de uma fita microcassete, embora um deles pese pouco mais que um clipe de papel. As asas em cada canto são acionadas por atuadores de elastômero dielétrico (DEAs), que são músculos artificiais macios que usam forças mecânicas para bater rapidamente as asas. Esses músculos artificiais são feitos de camadas de elastômero que são imprensadas entre dois eletrodos finos como uma navalha e depois enrolados em um tubo macio. Quando a tensão é aplicada ao DEA, os eletrodos comprimem o elastômero, que bate a asa.

Mas imperfeições microscópicas podem causar faíscas que queimam o elastômero e fazem com que o dispositivo falhe. Cerca de 15 anos atrás, os pesquisadores descobriram que poderiam prevenir falhas de DEA devido a um pequeno defeito usando um fenômeno físico conhecido como autocompensação. Nesse processo, a aplicação de alta voltagem ao DEA desconecta o eletrodo local em torno de um pequeno defeito, isolando essa falha do restante do eletrodo para que o músculo artificial ainda funcione.