Um novo robô desenvolvido em conjunto por uma equipe de pesquisa do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) e da Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) realizou com sucesso todo o processo de nadar, mergulhar e voar diretamente da superfície da água. Essa conquista marca um grande avanço no campo da construção de robôs que podem abranger diversas mídias.
De acordo com a equipe de pesquisa, o robô pesa cerca de 250 gramas e é o único que pode completar transições água-ar inteiramente batendo as asas, sem a necessidade de hélices, apoios para as pernas ou mecanismos complexos de dobramento. Na natureza, cerca de 100 espécies de aves podem alternar livremente entre água, terra e ar, mergulhar para pegar comida e decolar diretamente da água. Este robô é a primeira reprodução projetada desta habilidade natural.
Como a densidade da água é cerca de 800 vezes maior que a do ar, é extremamente difícil para os projetos de robôs tradicionais superar essa enorme diferença de resistência física. Para este fim, a equipe de P&D adotou um design de asa flexível e conseguiu um controle preciso da frequência de oscilação. Sob a água, as asas podem dobrar passivamente até 90 graus, reduzindo significativamente a carga do motor e encurtando o curso efetivo de uma única batida. A frequência de oscilação é controlada de 0,1 a 6 vezes por segundo; enquanto no ar, a mesma estrutura de asa pode bater rapidamente a uma frequência de 11 vezes por segundo para manter o vôo. Além disso, o robô tem flutuabilidade neutra e não flutua para cima e para baixo na água, economizando efetivamente energia valiosa.
A parte mais desafiadora é o momento em que você sai da água. Para superar o arrasto, o robô precisa saltar para fora da água rapidamente, com oito a 10 batidas de asas em menos de um segundo. Experimentos mostram que esse processo exige parâmetros ambientais extremamente elevados: as asas precisam ter rigidez moderada, a cauda precisa estar próxima à fuselagem e o ângulo de saída da água durante a decolagem precisa ser controlado em cerca de 70 graus. Se o ângulo for muito plano, a cauda produzirá resistência; se estiver muito vertical, o robô tombará facilmente e cairá de volta na água.
Esta pesquisa não apenas demonstra um excelente projeto de engenharia, mas também fornece um modelo físico para os biólogos observarem aves mergulhadoras. Pesquisas apontam que os pássaros podem diminuir a envergadura debaixo d'água não apenas para economizar energia, mas para ganhar velocidades mais rápidas. Ao mesmo tempo, os dados mostram que quando um único voo ultrapassa os 15,5 metros, voar é mais eficiente em termos energéticos do que nadar, o que é consistente com a lógica de que as aves preferem voar em vez de mergulhar quando se deslocam por longas distâncias.
Atualmente, o robô ainda está em fase de testes de laboratório, e a pesquisa e o desenvolvimento futuros se concentrarão na navegação autônoma, melhorando a adaptabilidade do ambiente da água do mar e aumentando a resistência. É relatado que o custo de fabricação do robô é de cerca de US$ 300, e a equipe abriu o código-fonte dos arquivos de design CAD. O líder do projeto, Raphael Zufferey, professor assistente de engenharia mecânica no MIT, disse que a visão é permitir que oceanógrafos, biólogos marinhos e comunidades costeiras usem este “drone anfíbio” de baixo custo para monitoramento ambiental, coleta de amostras ou observação da vida marinha. Resultados de pesquisas relevantes foram publicados na conceituada revista Science.