Robôs que voam, nadam e fazem túneis usados para investigar zonas remotas da Terra

O ornitóptero do filme de ficção científica "Dune" assemelha-se a um helicóptero cruzado com uma libélula. Não admira porquê.

Desde que a humanidade imaginou voar, os engenheiros pioneiros inspiraram-se na natureza. Atualmente, esforçam-se por construir robôs voadores que possam chegar a locais remotos para monitorizar o ambiente e recolher amostras.

Bater de asas

As aves, por exemplo, são um excelente modelo para a investigação de projetos, segundo Raphael Zufferey, um roboticista do Instituto Federal Suíço de Tecnologia em Lausanne.

"Beneficiam de milhões de anos de evolução", afirmou. "Temos assim algo que tem vindo a ser otimizado ao longo da história".

Zufferey lidera um projeto de investigação que recebeu financiamento da UE para desenvolver robôs que batem as asas. Denominado FAAV, o projeto teve início há dois anos e centrou-se em máquinas voadoras leves e económicas que poderiam ser enviadas para explorar rios, lagos e mares para monitorizar a sua saúde e recolher dados.

Os robots aéreos-aquáticos podem voar para chegar a locais isolados e mergulhar para explorar, por exemplo, o reino subaquático dos lagos vulcânicos.

"Com um robô que pesa 200 gramas, pode prendê-lo à sua mochila, caminhar até à beira de um vulcão e lançá-lo num lago", disse Zufferey.

O Comissário deu exemplos de outras utilizações potenciais para estes robôs ajudantes, como o estudo da saúde dos recifes de coral, a recolha de espécimes de organismos marinhos para testes de ADN ou a análise de sedimentos subaquáticos.

Teste de descolagem, sucesso na natação

Zufferey disse que o principal desafio técnico é fazer com que o robô descole e voe a partir da água. Até agora, a sua equipa tem tido algum sucesso no laboratório.

"É ainda um trabalho em curso", afirmou. "Mas os primeiros resultados foram bastante bons".

Os investigadores estão a investigar as asas dobráveis e não dobráveis para ver o que funciona melhor. A equipa também conseguiu que o seu robô nadasse a uma velocidade de um metro por segundo depois de entrar na água a partir do ar - mais rápido do que a maioria dos outros robôs nadadores.

"Este foi também um primeiro resultado muito bom", afirmou Zufferey. "Conseguimos que um robô nadasse bem, apesar de ter sido originalmente concebido para voar".

Imitar a natureza desta forma é menos simples do que parece e envolve muitos compromissos. Por exemplo, o robô tem de ser suficientemente leve para voar e suficientemente denso para mergulhar com sensores para recolha de amostras.

Na procura da melhor combinação de materiais, os investigadores recorreram a polímeros avançados e à fibra de carbono - conhecida pela sua boa relação resistência/peso.

Zufferey disse que dentro de cerca de seis meses, será possível ter um robô capaz de voar e nadar. O custo estimado é de cerca de 350 euros por unidade, o que é um bom valor para atividades como a monitorização ambiental.

O reino subterrâneo

Indo ainda mais fundo, outros investigadores estão a conceber um robô capaz de se aventurar em locais subterrâneos difíceis, incluindo os que têm água, para extrair minerais.

A Europa tem cerca de 30 mil minas encerradas que ainda contêm matérias-primas como o crómio, o cobre, o ouro, o ferro e o zinco, cruciais para indústrias como a energia e a eletrónica. Aceder a estes materiais com robots, de uma forma ambientalmente correta, evitaria a presença de seres humanos em locais perigosos e reduziria a necessidade de importações.

"A escolha lógica é enviar robôs", afirmou Claudio Rossi, um roboticista da Universidade Técnica de Madrid, em Espanha. "O objetivo último é dotar a Europa de fontes internas sustentáveis de matérias-primas. São utilizadas em todo o lado, incluindo nos telemóveis, computadores e automóveis". O projeto ROBOMINERS, financiado pela UE, que lidera, tem vindo a desenvolver um protótipo inspirado nos movimentos de peixes, insetos e vermes.

Capaz de escavar túneis em minas inundadas, este tipo de explorador intrépido permitiria a exploração mineira ultra-profunda e a extração de jazidas que, de outro modo, seriam economicamente inviáveis para as empresas e perigosas para as pessoas.

Com cerca de um metro de diâmetro e três metros de comprimento, o tamanho relativamente pequeno do robot e a sua precisão de escavação reduziriam os resíduos e seriam mais ecológicos do que as máquinas convencionais, segundo Rossi. A ideia é utilizar este tipo de robô em frotas.

Bigodes de toupeira

O robô seria capaz de se reparar a si próprio e funcionaria com sensores e inteligência artificial.

"O robô tem bigodes como uma toupeira", disse Rossi. "Os bigodes tocam nas paredes ou obstáculos e podemos construir um modelo 3D da mina. Diz-nos que há um muro aqui, que há uma pedra aqui, que há um túnel à esquerda".

Foram realizados ensaios de perfuração subaquática na Estónia e na Eslovénia, tendo a maioria dos componentes-chave do robô sido testada a uma pressão de água de cerca de 100 bar.

"Isso significa que a máquina seria capaz de trabalhar até 1 000 metros de profundidade, o que é mais do que suficiente", disse Rossi.

Embora o projeto deva terminar em 30 de novembro de 2023, após quatro anos e meio, Rossi afirmou que será necessário um trabalho de acompanhamento para aperfeiçoar o protótipo.

Segundo as suas projeções, poderão ser necessários mais três ou quatro anos para integrar a IA no robô, uma década para ter um modelo totalmente funcional e 20 anos para iniciar a produção.

"Ainda agora estamos a começar, mas já aprendemos muito", disse Rossi.

De uma outra perspectiva, Zufferey da FAAV pensa que o seu trabalho sobre robôs que batem as asas pode ser útil para os investigadores de aves.

"Porque é que as aves mergulhadoras têm o tamanho de asas que têm e porque têm o tipo de rigidez que têm?", disse. "Poderíamos potencialmente chegar a um biólogo e dizer: "isto responde à sua pergunta".

Este artigo foi originalmente publicado na Horizon, a Revista de Investigação e Inovação da UE.