Até agora, quando cientistas e engenheiros desenvolveram robôs leves inspirados em organismos vivos, concentraram-se em exemplos vivos e modernos. Por exemplo, relatamos anteriormente aplicações de robótica suave que imitam lulas, gafanhotos e chitas. No entanto, pela primeira vez, uma equipa de investigadores combinou os princípios da robótica suave e da paleontologia para construir uma versão robótica suave de um pleurocistitídeo, uma antiga criatura marinha que existiu há 450 milhões de anos.

Os pleurocistídeos estão relacionados aos equinodermos modernos, como estrelas do mar e estrelas frágeis. O organismo tem grande importância na evolução porque se acredita ser tão Os primeiros equinodermos Ele era capaz de se mover: usava um tronco musculoso para se mover no fundo do mar. Mas, devido à falta de evidências fósseis, os cientistas… Não entendi claramente Como o organismo usou o tronco para se mover debaixo d'água? “Embora os seus hábitos de vida e postura sejam razoavelmente bem compreendidos, os mecanismos que controlam o movimento do seu tronco são altamente controversos”, afirmaram os autores de um estudo publicado anteriormente centrado no tronco dos equinodermos. Observação.

A recém-desenvolvida réplica de robô macio (também chamada de “losango”) de um equinoderme permitiu aos pesquisadores decifrar o movimento do organismo e vários outros mistérios associados à evolução do equinoderme. No seu estudo, afirmam também que a réplica servirá de base para a paleontologia, um campo relativamente novo que utiliza robótica leve e evidências fósseis para explorar diferenças biomecânicas entre formas de vida.

Faça uma réplica do robô macio

Há muitas razões pelas quais os cientistas não tentam fazer uma versão robótica suave de algo tão extinto e antigo como a pleurisia. É difícil compreender como um organismo se move porque não existe uma contraparte moderna. Além disso, as evidências fósseis fornecem apenas informações limitadas sobre como um organismo se movia. Por exemplo, embora alguns investigadores sugiram que as bactérias pleurocystis nadam, Outros argumentam Apresentavam movimentos de remo ou sinusoidais.

Para superar esses desafios, os pesquisadores trabalharam com paleontólogos especializados em equinodermos. Eles coletaram imagens de fósseis, tomografias computadorizadas e todas as outras evidências que puderam encontrar e então usaram esses dados para projetar o corpo e a haste do saco pleural. Eles então usaram moldagem de elastômero e impressão 3D para construir as diferentes partes do robô com base no projeto.

Quando tentaram fazer o robô se mover usando o torso (como um membro real), enfrentaram outro desafio. “O atuador macio usa fio de nitinol, uma liga com memória de forma (SMA) que muitas vezes queima e fica permanentemente esticada. Isso exigiria a fabricação de várias hastes (cerca de 100 foram feitas) e substituídas quando elas estragam.

Também foi difícil replicar o torso macio e musculoso da bactéria da pleurisia, pois os pesquisadores não conseguiram usar atuadores convencionais, que são muito volumosos e rígidos. “Em vez disso, precisávamos usar um fio especial de 'músculo artificial' composto por uma liga de níquel-titânio que se contrai em resposta à estimulação elétrica. Isso nos permitiu criar um motor semelhante ao torso”, acrescentou Carmel Majidi, autor sênior do estudo. e professor de engenharia mecânica na Carnegie Mellon University.”Combina com a flexibilidade de um tronco muscular natural.”

Os pesquisadores então fizeram algumas simulações para ver como o losango provavelmente se moveria debaixo d'água. Eles descobriram que um torso mais longo levava a melhores movimentos. Segundo o estudo, isto era consistente com evidências fósseis que sugeriam a evolução de pernas mais longas na pleura ao longo do tempo.

Depois de estudar as simulações, os pesquisadores colocaram o robô em um aquário de 42 por 42 polegadas com superfície inferior semelhante ao fundo do mar. Eles realizaram vários testes, cada um com duração de dois minutos, para examinar o movimento do robô. “Demonstramos que uma marcha ampla e ampla pode ser a mais eficiente para esses equinodermos, e que o aumento do comprimento do tronco pode ter resultado em um aumento significativo na velocidade com um custo mínimo de energia adicional.” Observação Em seus estudos.

Estudo de animais extintos

Fazer cópias exatas de criaturas antigas e extintas usando a paleontologia parece interessante, mas o que os robôs podem nos dizer que o registro fóssil não pode? Quando colocamos esta questão a Majidi, ele explicou que, ao concentrarem-se apenas em robôs inspirados em espécies existentes, os cientistas podem estar a perder uma grande oportunidade de aprender os princípios biológicos e evolutivos que regem a vida de muitas outras formas de vida.

Por exemplo, de acordo com uma estimativa, inclui organismos modernos Apenas 1 por cento De todas as formas de vida que já existiram na Terra. “Podemos começar a aprender com os 99% das espécies que já habitaram a Terra, em vez de apenas 1%. Há muitas criaturas que tiveram sucesso durante milhões de anos e que foram extintas devido a mudanças drásticas no seu ambiente”, disse Majidi. Ars Técnica.

Réplicas robóticas suaves de tais criaturas fornecem aos paleontólogos uma ferramenta poderosa para criar plataformas de testes experimentais para examinar hipóteses sobre como essas antigas formas de vida se moviam e evoluíam.

O presente estudo demonstra com sucesso que robôs leves podem ser usados ​​para “reviver” organismos extintos e estudar sua locomoção e biomecânica. “Isso não foi feito antes na comunidade de robótica leve e esperamos que inspire mais pesquisas nesta área”, acrescentou Desatnick.

PNAS, 2023. DOI: 10.1073/pnas.2306580120 (Sobre IDs digitais)

Rupendra Brahambhatt é uma experiente jornalista e diretora de cinema. Ele cobre notícias de ciência e cultura e, nos últimos cinco anos, tem trabalhado ativamente com algumas das agências de notícias, revistas e marcas de mídia mais inovadoras que operam em diferentes partes do mundo.