Vimos muitos striders aquáticos robóticos diferentes ao longo dos anos, mas os cientistas ainda estão descobrindo novas engenhosidades sobre esse inseto e replicando-as. Por exemplo, recentemente, pesquisadores inventaram um robô aquático que pode se mover rapidamente pela água usando ventiladores nos pés.

Com apenas 3 milímetros de comprimento, o strider aquático Rhagovelia é verdadeiramente especial. Suas duas longas pernas médias (usadas para propulsão) terminam em apêndices emplumados que se desdobram quando atingem a água. À medida que remam para a frente, estes apêndices subaquáticos levantam a superfície da água como as teias entre os dedos dos sapos, impulsionando o inseto para a frente rapidamente.

No final da braçada, os tentáculos em forma de leque são puxados para fora da água e os tentáculos molhados formam uma ponta - um pouco como as cerdas de um pincel recém-embebido. Isso dá aos tentáculos uma forma mais aerodinâmica à medida que as pernas balançam para a frente em preparação para o próximo golpe.


Um caminhante aquático Rhagovelia em leque - nesta foto, seu leque e garras estão apontados para baixo, refletidos na água como um espelho

Essas estruturas em forma de leque permitem que os insetos se movam rapidamente pela água a uma velocidade de cerca de 120 comprimentos de corpo por segundo. Além do mais, simplesmente implantando uma estrutura em forma de leque absorvente de água em um lado da superfície da água, o strider aquático pode completar uma curva de 90 graus em cerca de 50 milissegundos.

Com base nessa ideia, cientistas da Universidade da Califórnia, Berkeley, da Universidade Ajou, na Coreia do Sul, e do Instituto de Tecnologia da Geórgia decidiram estudar Rhagovelia com mais profundidade.

Usando microscopia eletrônica, o professor da Universidade Ajou, Je-Sung Koh, e o pesquisador de pós-doutorado Dongjin Kim descobriram que cada filamento individual em forma de leque consiste em uma faixa central plana, flexível, em forma de fita, com bárbulas menores se ramificando em ambos os lados – realmente como uma pena. Este design permite que o apêndice em forma de leque se desdobre debaixo d'água para que possa ser usado como um remo.


À esquerda está uma fotografia dos leques e garras nas extremidades das duas pernas de remo de Rhagovelia, e à direita está uma imagem de microscopia eletrônica de varredura colorida do leque mostrando as bárbulas do leque e a microestrutura plana em forma de fita das bárbulas menores (verde) que compõem o leque.

Os cientistas também descobriram que a tensão superficial da água fornece toda a força elástica necessária para fazer com que esses fios se desdobrem. Anteriormente, pensava-se que esta ação de desdobramento era impulsionada pelos músculos. Durante a braçada, uma pequena quantidade de força muscular é usada para manter esses fios sob tensão, mas nenhuma força muscular é necessária para espalhá-los.

Com base nessas descobertas, a equipe criou uma versão robótica do inseto chamada Rhagobot. Certamente é maior que seu homônimo, medindo 8 cm de comprimento, 10 cm de largura e 1,5 cm de altura (3,1 x 3,9 x 0,6 polegadas). No final de cada uma de suas duas pernas intermediárias há uma estrutura em forma de leque semelhante a Rhagovelia de 1 miligrama com microestruturas planas em forma de fita medindo 10 x 5 milímetros.


O robô semi-aquático Rhagobot (à esquerda) está ao lado de um close de seu ventilador biônico, que liga quando exposto à água

Todo o robô está conectado a uma fonte de energia externa e pesa apenas um quinto de grama. Atualmente, ele pode se mover rapidamente através da água a uma distância de dois comprimentos de corpo por segundo e completar uma curva de 90 graus em menos de meio segundo. Espera-se que os descendentes do Rhagobot sejam mais rápidos e flexíveis para aplicações como busca e salvamento ou monitoramento ambiental.

“Nossos ventiladores robóticos são capazes de se autodeformar usando apenas forças de força da água e geometria flexível, assim como seus equivalentes biológicos”, disse Gao, coautor sênior do estudo com o professor Saad Bumrah da Georgia Tech. "Este é um tipo de inteligência mecânica incorporada que foi refinada pela natureza após milhões de anos de evolução. No campo dos pequenos robôs, este mecanismo eficiente e único se tornará uma tecnologia chave para romper as limitações da miniaturização tradicional dos robôs."

A pesquisa foi liderada por Ortega-Jiménez, professor assistente da Universidade da Califórnia, Berkeley, e seu artigo foi publicado recentemente na revista Science. Você pode ver o Rhagobot em ação no vídeo abaixo.

Fonte: Universidade da Califórnia, Berkeley, Instituto de Tecnologia da Geórgia