Inspirado nas aves marinhas mergulhadoras, o protótipo alia leveza, asas flexíveis e componentes impermeabilizados para alternar rapidamente entre voo e natação, com potencial para monitorizar ecossistemas costeiros.
Investigadores do MIT e da Escola Politécnica Federal de Lausana (EPFL), na Suíça, desenvolveram um pequeno robô capaz de se deslocar tanto no ar como debaixo de água, recorrendo às mesmas asas e passando de um meio para o outro sem necessitar de pernas ou de mecanismos que permitam dobrá-las.
O projeto foi liderado pelo engenheiro mecânico Raphael Zufferey, cuja equipa procura reproduzir uma capacidade que já existe na natureza.
Aves marinhas mergulhadoras, como os papagaios-do-mar, usam as asas tanto para voar como para nadar, apesar de o ar e a água terem propriedades muito diferentes.
“Pensar numa asa que consiga funcionar de forma razoavelmente eficiente em ambos os meios parece pouco plausível”, explicou Zufferey à NPR.
Descrito num artigo publicado na semana passada na revista científica Science, o robô pesa cerca de 230 gramas e tem uma envergadura ligeiramente inferior a 90 centímetros. Foi concebido para funcionar nos dois ambientes sem acrescentar complexidade desnecessária, uma preocupação que determinou várias das principais escolhas de engenharia.
Uma delas foi eliminar por completo as pernas. Na natureza, muitas aves usam-nas para ajudar a levantar voo a partir da água. Num robô, porém, esse sistema criaria dificuldades mecânicas adicionais que a equipa queria evitar.
“Em vez disso, pensámos: será possível passar diretamente da água para o ar usando apenas as próprias asas?”, afirmou Zufferey.
As asas do robô também diferem das asas das aves mergulhadoras. Muitas destas aves dobram-nas debaixo de água, mas reproduzir essa capacidade exigiria mais articulações e motores.
“Seria necessário acrescentar articulações e motores. Por isso, optámos por tirar partido da flexibilidade das asas”, explicou o investigador.
As asas são feitas de tecido translúcido de nylon, reforçado com varetas de fibra de carbono, o que lhes confere flexibilidade suficiente para funcionar tanto no ar como na água. O robô possui ainda uma cauda orientável, que ajuda a controlar a trajetória durante o voo, o mergulho e a saída da água.
O robô bate continuamente as asas, a uma frequência de cerca de cinco a seis batimentos por segundo durante o voo. Para sair da água, aumenta esse ritmo para aproximadamente dez batimentos por segundo, gerando a força necessária para atravessar a superfície.
A estrutura do corpo é igualmente invulgar. A parte central é aberta e deixa os componentes internos expostos. Em vez de selar todo o sistema, os investigadores impermeabilizaram individualmente cada peça.
“A água inunda todo o sistema”, explicou Zufferey.
Esta solução permite manter o robô suficientemente leve para voar e, ao mesmo tempo, conferir-lhe uma flutuabilidade neutra debaixo de água, impedindo-o de subir ou descer involuntariamente.
Nos testes, o robô conseguiu passar da água para o ar em menos de um segundo. Um vídeo gravado no Lago Léman mostra uma ligeira ondulação à superfície antes de a máquina emergir subitamente e iniciar o voo.
Glenna Clifton, especialista em movimento animal da Universidade de Portland, que não participou no projeto, considera que o robô se destaca simultaneamente como proeza de engenharia e como instrumento científico. “É um robô magnífico“, afirmou.
Segundo a investigadora, projetos deste género também ajudam os cientistas a compreender melhor a forma como os animais se deslocam. “A biologia inspira a robótica, mas a robótica também é usada para compreender a biologia”, acrescentou.
A equipa antevê igualmente aplicações práticas para esta tecnologia. Um robô capaz de voar até um local remoto, pousar na água e recolher dados poderia ser útil na monitorização de ambientes costeiros.
Entre as possíveis utilizações estão o acompanhamento de florações de algas, a observação da vida marinha e o estudo das alterações da linha de costa.
Com uma única carga, estima-se que o robô consiga voar pouco menos de 6,5 quilómetros ou nadar pouco mais de 1,6 quilómetros.
Clifton considera que este nível de desempenho em dois meios tão diferentes representa um avanço importante. “É leve e potente e constitui um avanço monumental na capacidade de nadar, voar e transitar entre os dois meios”, afirmou.
O desenvolvimento do projeto demorou cerca de dois anos e a equipa já está a trabalhar em melhorias. As próximas versões deverão integrar sensores para a recolha de dados, enquanto os investigadores continuarão a aperfeiçoar a locomoção do robô.
Para Zufferey, o ponto de partida continua a ser o mundo natural. “Vemos que isto já existe na natureza. Isso dá esperança aos investigadores de robótica e mostra-nos que deve ser possível”, concluiu.
(ZAP)