Investigador apresenta nova geração de drones minúsculos e ágeis. São inspirados em mosquitos

Normalmente, os drones requerem grandes espaços abertos porque não são suficientemente ágeis para navegar em espaços confinados nem robustos para resistir a colisões numa multidão.

“Se olharmos para a maioria dos drones hoje, geralmente são muito grandes”, disse o professor Kevin Yufeng Chen, membro do Departamento de Engenharia Elétrica e Ciência da Computação e do Laboratório de Pesquisa de Eletrónica do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), em comunicado. “A maioria das suas aplicações envolve voos ao ar livre. A questão é: podemos criar robôs em escala de inseto que se consigam mover em espaços muito complexos e desordenados?.

Chen considera que sim, tendo desenvolvido drones do tamanho de insetos com destreza e resiliência sem precedentes.

Segundo Chen, “o desafio de construir pequenos robôs aéreos é enorme”. Os drones do tamanho de uma tonelada requerem uma construção fundamentalmente diferente dos maiores. Drones grandes geralmente são movidos por motores, mas os motores perdem eficiência à medida que encolhem. Portanto, para robôs semelhantes a insetos, “é preciso procurar alternativas”.

A principal alternativa tem sido o uso de um atuador pequeno e rígido construído com materiais cerâmicos piezoelétricos. Embora a cerâmica piezoelétrica tenha permitido que a primeira geração de pequenos robôs levantasse voo, são bastante frágeis.

Chen projetou um pequeno drone mais resistente com atuadores macios – em vez de rígidos e frágeis. Os atuadores macios são feitos de cilindros de borracha finos revestidos de nanotubos de carbono. Quando a voltagem é aplicada aos nanotubos de carbono, produzem uma força eletrostática que comprime e alonga o cilindro de borracha. O alongamento e a contração repetidos fazem com que as asas do drone batam rapidamente.

Os atuadores de Chen conseguem bater quase 500 vezes por segundo, dando ao drone uma resistência semelhante à de um inseto. “Podemos acertá-lo quando estiver voando e consegue recuperar”, explicou o investigador. “Também consegue fazer manobras agressivas, como cambalhotas no ar.”

O drone pesa apenas 0,6 gramas, aproximadamente a massa de uma grande abelha.

Para já, o robô assemelha-se a uma pequena cassete com asas, mas Chen está a trabalhar num novo protótipo em forma de libélula.

Construir robôs semelhantes a insetos pode fornecer uma janela para a biologia e a física do voo dos insetos, uma antiga via de investigação para os cientistas. O trabalho de Chen aborda essas questões através de uma espécie de engenharia reversa.

“Se se quer aprender como os insetos voam, é muito instrutivo construir um modelo de robô em escala”, disse. “Pode perturbar-se algumas coisas e ver como isso afeta a cinemática ou como as forças do fluido mudam. Isso ajudará a entender como voam”.

O objetivo de Chen é que os seus drones sejam úteis na indústria e na agricultura. Segundo o engenheiro, os robôs poderiam navegar por máquinas complexas para garantir a segurança e a funcionalidade. Outras aplicações incluem a polinização artificial de plantações ou a realização de missões de busca e resgate após um desastre.

Este estudo vai ser publicado este mês na revista científica IEEE Transactions on Robotics.

 Maria Campos, ZAP //