Molas dão novo impulso às pernas robóticas

Quando se trata de andar e correr, os humanos dão um show de eficiência e deixam os robôs a anos-luz de distância. Nossos tendões e músculos são capazes de armazenar, e liberar quando necessário, até 40% da energia que gastamos para andar.

Isso não pode ser feito facilmente por meio dos motores tradicionalmente utilizados nas pernas dos próprios robôs e nas pernas robóticas utilizadas em exoesqueletos e em outros equipamentos assistivos.

"Até hoje, a maioria dos exoesqueletos utiliza atuadores de alta potência, muito grandes, e trata o usuário como um boneco que controla o movimento de um robô," afirma o engenheiro Jonathan Hurst, da Universidade Carnegie Mellon.

"Eu acredito que isto se deve em grande medida ao fato de que nós ainda não entendemos totalmente a dinâmica do andar e do correr. Quanto tivermos entendido, os exoesqueletos poderão ser muito menores, menos aparentes e mais úteis," conclui ele.

Hurst e seus colegas acreditam ter encontrado um caminho para isto: as molas. Com elas torna-se possível acumular energia em um passo e liberá-la para impulsionar o próximo passo. As molas permitem também dar aos robôs o gingado característico do andar humano, que reflete bem o aproveitamento que fazemos da energia.

Os pesquisadores criaram uma perna robótica que eles batizaram de perna ECD (Electric Cable Differential). No protótipo, não existem engrenagens entre os motores e as demais peças, somente cabos de aço. As peças estruturais da própria perna são construídas de uma fibra de vidro especial, com um comportamento semelhante ao dos arcos de flecha.

"É uma abordagem não-tradicional em robótica," explica Hurst. Além do sistema de cabos e polias, não se tem notícia de outras pesquisas semelhantes que utilizem a peças estruturas da própria perna robótica como um elemento funcional.

O design tradicional dos robôs utiliza motores. É teoricamente possível criar-se um andar gingado com eles, mas o robô ficará imenso e consumirá uma quantidade enorme de energia. Os atuadores pneumáticos, por sua vez, têm um funcionamento maleável como as molas, mas são muito mais difíceis de se controlar com precisão.

Finalmente, outra abordagem normalmente utilizada emprega equipamentos hidráulicos, que também não são exatamente a melhor escolha quando se deseja construir um equipamento que seja leve e rápido.