Este robô macio resiste a pressões esmagadoras nas maiores profundidades do oceano.

Este robô macio resiste a pressões esmagadoras nas maiores profundidades do oceano.

23 de abril de 2021 Off Por dekster

Imagem: LI ET AL / NATURE 2021.

 

Inspirados por um estranho peixe que pode suportar as pressões violentas das partes mais profundas do oceano, os cientistas conceberam um robô autônomo macio capaz de manter suas nadadeiras batendo – mesmo na parte mais profunda da Fossa das Marianas.

A equipe, liderada pelo roboticista Guorui Li da Universidade de Zhejiang em Hangzhou, China, testou com sucesso em campo a capacidade do robô de nadar em profundidades que variam de 70 metros a quase 11.000 metros, informou 4 de março na Nature .

Challenger Deep atinge o fundo a cerca de 10.900 metros abaixo do nível do mar ( SN: 12/11/12 ). A pressão de toda aquela água sobrejacente é cerca de mil vezes a pressão atmosférica, traduzindo-se em cerca de 103 milhões de pascais (ou 15.000 libras por polegada quadrada). “É mais ou menos o equivalente a um elefante em cima de um polegar”, diz o fisiologista e ecologista Mackenzie Gerringer, da Universidade Estadual de Nova York em Geneseo, que não participou do novo estudo.

Para projetar robôs que possam manobrar graciosamente em águas mais rasas, os cientistas já haviam olhado para criaturas marinhas de corpo mole, como o polvo , em busca de inspiração . Acontece que também existe uma musa do fundo do mar: Pseudoliparis swirei , ou o peixe-caracol, um peixe translúcido  que vive a até 8.000 metros de profundidade na Fossa das Marianas.

um peixe caracol do fundo do mar
Em 2018, os pesquisadores descreveram três espécies recém-descobertas de caracol de profundidade (uma mostrada) encontradas na Fossa do Atacama no Oceano Pacífico, vivendo em profundidades de até cerca de 7.500 metros. Também encontrados na Fossa das Marianas, esses peixes são bem adaptados para viver em ambientes de alta pressão em alto mar, com crânios apenas parcialmente endurecidos e corpos macios, aerodinâmicos e eficientes em energia.NEWCASTLE UNIVERSITY.

Gerringer, um dos pesquisadores que descreveu pela primeira vez o peixe-caracol de profundidade em 2014, construiu uma versão em robô 3-D impressa dele vários anos depois para entender melhor como ele nada. Seu robô continha uma versão sintetizada da gosma aquosa dentro do corpo do peixe que provavelmente adiciona flutuabilidade e o ajuda a nadar com mais eficiência.

Mas conceber um robô que possa nadar sob extrema pressão para investigar o ambiente do fundo do mar é outra questão. Os robôs de exploração autônoma requerem eletrônica não apenas para impulsionar seu movimento, mas também para realizar várias tarefas, seja testar a química da água, iluminar e filmar os habitantes de fossas oceânicas profundas ou coletar amostras para trazer de volta à superfície. Sob a pressão da água, esses componentes eletrônicos podem se chocar uns contra os outros.

Então, Li e seus colegas decidiram tomar emprestada uma das adaptações do peixe-caracol para a vida em alta pressão: seu crânio não está completamente fundido com o osso endurecido. Essa pequena maleabilidade permite que a pressão no crânio se iguale. Na mesma linha, os cientistas decidiram distribuir os componentes eletrônicos – o “cérebro” – de seus peixes robôs mais separados do que normalmente seriam e, em seguida, envolvê-los em silicone macio para evitar que se tocassem.

robô e peixe caracol lado a lado
O design do novo robô macio (à esquerda) foi inspirado no peixe caracol de profundidade (ilustrado, à direita), que é adaptado para viver em ambientes de altíssima pressão nas partes mais profundas do oceano. O crânio do peixe-caracol está incompletamente ossificado, ou endurecido, o que permite que as pressões externa e interna se equalizem. Separar os componentes eletrônicos sensíveis do robô e envolvê-los em silicone evita que as partes se comprimam. Os robôs batendo as nadadeiras são inspirados nas finas nadadeiras peitorais dos peixes (embora o peixe real não use suas nadadeiras para nadar).LI ET AL / NATURE 2021.

A equipe também projetou um corpo macio que lembra um pouco o do peixe-caracol, com duas nadadeiras que o robô pode usar para se impulsionar na água. (Gerringer observa que o caracol real não bate suas nadadeiras, mas se contorce como um girino.) Para bater as nadadeiras, o robô é equipado com baterias que alimentam músculos artificiais: eletrodos imprensados ​​entre duas membranas que se deformam em resposta ao Carga elétrica.

A equipe testou o robô em vários ambientes: 70 metros de profundidade em um lago; cerca de 3.200 metros de profundidade no Mar da China Meridional; e, finalmente, no fundo do oceano. O robô foi autorizado a nadar livremente nas duas primeiras tentativas. Para o teste do Challenger Deep, no entanto, os pesquisadores mantiveram um controle firme, usando o braço extensível de uma sonda de profundidade para segurar o robô enquanto ele batia suas nadadeiras.

Esta máquina “empurra os limites do que pode ser alcançado” com robôs macios de inspiração biológica, escrevem a robotocista Cecilia Laschi da Universidade Nacional de Cingapura e Marcello Calisti da Universidade de Lincoln, na Inglaterra.  

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