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Este robô pode nadar sob a areia e cavar sozinho, graças a dois membros dianteiros que imitam as nadadeiras enormes de filhotes de tartaruga.
É o único robô capaz de viajar na areia a uma profundidade de 5 polegadas. Ele também pode viajar a uma velocidade de 1,2 milímetros por segundo, aproximadamente 4 metros, ou 13 pés, por hora. Isso pode parecer lento, mas é comparável a outros animais subterrâneos, como vermes e moluscos. O robô está equipado com sensores de força nas extremidades de seus membros que permitem detectar obstáculos durante o movimento. Ele pode operar sem fio e ser controlado via Wi-Fi.
Os robôs que podem se mover pela areia enfrentam desafios significativos, como lidar com forças maiores do que os robôs que se movem no ar ou na água. Eles também se danificam com mais facilidade. No entanto, os benefícios potenciais de resolver a locomoção na areia incluem inspeção de silos de grãos, medições de contaminantes do solo, escavação do fundo do mar, exploração extraterrestre e busca e salvamento.
O robô é o resultado de vários experimentos conduzidos por uma equipe de roboticistas da Universidade da Califórnia em San Diego para entender melhor a areia e como os robôs poderiam viajar por ela. A areia é particularmente desafiadora devido ao atrito entre os grãos de areia que gera grandes forças; dificuldade em detectar obstáculos; e o fato de alternar entre se comportar como líquido e como sólido, dependendo do contexto.
A equipe acreditava que observar os animais seria a chave para desenvolver um bot que pudesse nadar na areia e cavar na areia também. Depois de considerar os vermes, eles pousaram em filhotes de tartarugas marinhas, que têm barbatanas frontais aumentadas que lhes permitem emergir após a eclosão. As nadadeiras semelhantes às das tartarugas podem gerar grandes forças propulsivas; permitir que o robô dirija; e têm o potencial de detectar obstáculos.
Os cientistas ainda não entendem completamente como os robôs com apêndices parecidos com nadadeiras se movem na areia. A equipe de pesquisa da UC San Diego realizou extensas simulações e testes e finalmente chegou a um design de corpo cônico e um nariz em forma de pá.
“Precisávamos construir um robô que fosse forte e aerodinâmico”, disse Shivam Chopra, principal autor do artigo que descreve o robô na revista Advanced Intelligent Systems e Ph.D. aluno do grupo de pesquisa do professor Nick Gravish na Jacobs School of Engineering da UC San Diego.
O bot detecta obstáculos monitorando as mudanças no torque gerado pelo movimento de suas nadadeiras. Ele pode detectar obstáculos acima de seu corpo, mas não abaixo ou diretamente na frente dele.
Para manter o robô em nível de profundidade na areia, os pesquisadores projetaram duas superfícies semelhantes a folhas, que eles chamam de terrafoils, nas laterais do nariz do robô. Isso permitiu que eles controlassem a sustentação, já que o robô tinha a tendência de manter o nariz apontado para a superfície.
Os pesquisadores testaram o robô em um tanque de 5 pés de comprimento no laboratório, bem como em La Jolla Shores, uma praia perto do campus da UC San Diego. Eles descobriram que o robô desacelerou na areia molhada, que oferece mais resistência.
Os próximos passos incluem aumentar a velocidade do robô; e permitindo que ele realmente se enterre na areia, além de cavar para fora da areia.
O trabalho é parcialmente financiado pelo Office of Naval Research e foi apresentado na edição de 12 de maio de 2023 da Sistemas Inteligentes Avançados.
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