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Mecatrônica – Biônica – Biomimética e Vida Artificial (MEC034)

Projetos surpreendentes da FESTO

De 11 a 15 de maio de 2010 realizou-se no Parque de Exposições Anhembi em São Paulo, a MECANICA 2010, feira da Indústria Mecânica onde as mais importantes novidades do setor foram apresentadas. Como não podia deixar de ocorrer em nossos dias, a tendência de diversos campos da tecnologia e da ciência se interligarem de uma forma mais efetiva se manifestou de forma decisiva nos produtos que foram expostos. Assim, a ligação da mecânica com a eletrônica (mecatrônica) da mecânica-eletrônica com a biologia (biônica), robôs mecatrônicos imitando seres vivos (biomimética) e finalmente a tendência de se criar vida a partir dessas tecnologias (Vida Artificial) nos chamou a atenção, principalmente em estandes como o da FESTO. Neste artigo trataremos deste fascinante assunto, com base no trabalho fantástico da FESTO (www.festo.com.br)

 


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SMA – Músculos Eletrônicos


 

 

Tenho uma larga experiência num dos ramos mais fascinantes da tecnologia que é a biônica (união da eletrônica-mecânica com a biologia). Além de pesquisas que realizei ainda na época em que eu era estudante na então Escola Paulista de Medicina, rumo à criação de um neurônio eletrônico (neuro-biônio), escrevi dezenas de artigos sobre o assunto e até mesmo um livro, publicado nos Estados Unidos e traduzido também para o Chinês. O livro, Bionics for the Evil Genius (pode ser adquirido na WWW.amazon.com), é uma introdução simples para estudantes e hobistas a projetos que integram o ser vivo com a tecnologia, principalmente eletrônica com abordagens que vão do músculo elétrico (SMA) à inteligência artificial por software e hardware, simples de implementar nos mais interessantes projetos práticos. Outros livros de minha autoria como o Robotics, Mechatronics and Artificial Intelligence, Mechatronics Sourcebook e Mechatronics for the Evil Genius (alguns traduzidos para o Russo, Chinês e Turco – veja no link livros internacionais) abordam os formatos de robô que imitam os seres vivos, criando a tecnologia denominada biomimética.

Livros de Newton C. Braga em Inglês, Russo, Turco e Chinês.

 

 

Tudo se Torna Real

O importante dessa união de ciências e tecnologias é que os projetos estão nos levando uma realidade que nos próximos anos vai fazer com que tenhamos em nosso meio robôs com capacidades inimagináveis e para entendê-los será preciso formar profissionais a partir de agora.

A robótica que hoje é ensinada nas escolas estará em breve se desmembrando na biomimética, biônica e até mesmo na vida artificial que nos dias em que escrevo este artigo se tornou realidade, anunciada na mídia com estardalhaço.

Visitando a Mecânica 2010 em São Paulo tive a oportunidade de testemunhar o fantástico trabalho que a FESTO realiza neste campo. O robô medusa é um fruto da biomecânica ou biomimética (dispositivos artificiais que imitam a vida), mostrando até onde pode chegar a perfeição do homem na imitação de formas vivas. A foto tirada pelo autor, mostra dois robôs-medusa ou Aquajelly operando num tanque transparente.

 

Robô-medusa exposto em tanque transparente na MECANICA 2010 – foto Newton C. Braga.

 

Veja o filme:

 

Os robôs-medusa (Aquajellies) têm o formato exato de uma medusa consistindo num Robô-Autônomo contando com acionamento elétrico e um mecanismo  inteligente adaptativo que emula o comportamento do animal (biomimética). Conforme podemos observar pela foto o robô consiste num hemisfério translúcido, corpo central estanque e oito tentáculos flexíveis que formam o sistema de propulsão.

Cada tentáculo tem uma estrutura que utiliza o Fin Ray Effect ®, um projeto derivado da anatomia real da barbatana de um peixe. Movendo-se através de um sistema de propulsão peristáltico, ou movimento de onda ela desloca-se para cima e para baixo no tanque exatamente segundo o princípio utilizado pela medusa real.

A inteligência da medusa incorpora um sistema que contém sensores de pressão, luz e comunicação via rádio interligados a um microcontrolador. A placa possui ainda LEDs azuis e brancos que possibilitam uma comunicação óptica com outros robôs no mesmo tanque.

Os robôs são programados para se comunicar com a estação de carregamento, procurando-a quando a energia que possibilita seu movimento estiver se esgotando. Para a carga existem dois anéis prateados concêntricos revestidos de tinta condutiva. Quando eles sobem e atracam no sistema fazendo contato, a carga é realizada. A estação de carregamento consiste num gerador de vácuo ESS da Festo com pontos de contato integrado, para a transferência da energia para carregamento.

Para o controle de movimento num espaço tridimensional que é o tanque, a tecnologia utilizada é a do deslocamento de peso. Existem então dois atuadores integrados com o controle central os quais ajustam a placa oscilante que atua como um pêndulo de quatro braços. Esses braços podem ser movidos em quatro direções, modificando a posição do centro de massa do Aquajelly. Essa forma, o robô-medusa se desloca na direção determinada pela posição do pêndulo. Com isso, é possível obter um movimento em qualquer direção.

 

Outras Formas

Mudando apenas o fluido, passando da água para o ar, é possível elaborar um robô que de movimente segundo os mesmos princípios. Assim, a FESTO também  desenvolveu o robô-medusa balão que consiste num balão de gás (mais leve que o ar) que pode se deslocar segundo o mesmo princípio da medusa aquática. O filme mostra na sua parte final esse robô.

Neste projeto, os tentáculos agitam-se de formam controlada de modo a propulsionar o balão robô medusa para cima e para baixo.

Finalmente, ainda com base na biomimética, temos o robô voador em formato de Pingüim também desenvolvido pelos engenheiros da festo e que pode ser visto nas duas fotos abaixo.

Nas fotos observamos que a reprodução exata das formas das barbatanas e da cauda, além do perfil aerodinâmico do corpo, dotam o robô de uma mobilidade extrema no ar. Com base nos estudos realizados na elaboração destes robôs é possível transferir a tecnologia para a construção naval e, evidentemente, como o ar é um fluído também para a construção aeronáutica.

 

 

 

Robô pingüim, cujo sistema de propulsão se baseia nos movimentos reais do animal, utilizando a cauda e as nadadeiras.

 

Veja o filme:

 

 

Versão Aquática.

 

Conclusão

Partindo da eletrônica e da mecânica a mecatrônica, biônica, biomimética, animatrônica, inteligência artificial e vida artificial, conjugadas a biologia, química e outras ciências nos levarão a um futuro em que os resultados práticos deverão estar em breve entre nós com soluções que nos ajudarão a viver melhor.

Ensinar essas tecnologias e ciências é portanto de vital importância, não só como parte da educação formal, como também extensão de cursos de engenharia e outras áreas, além das disciplinas eletivas que cada mais, se tornam obrigatórias no ensino fundamental e médio.

 

 

 

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