ZoBorgs: escaravelhos ciborgues com mochila podem ajudar em resgates

Vítimas de catástrofes presas sob os escombros de um edifício desabado - ou de uma mina - poderão, um dia, ser localizadas e ajudadas por um salvador minúsculo e improvável: um escaravelho com uma mochila.

Uma equipa de investigadores tem dado passos importantes na tecnologia ciborgue, ao desenvolver escaravelhos ciborgues capazes de escalar paredes, ultrapassar obstáculos e avançar em superfícies inclinadas, enquanto são guiados à distância através de um comando de videojogos.

Batizados de “ZoBorgs”, estes escaravelhos ciborgues resultam de uma colaboração entre a The University of Queensland e a University of New South Wales, ambas na Austrália, e a Nanyang Technological University, em Singapura.

ZoBorgs: escaravelhos ciborgues para busca e salvamento

Para tornar os seus escaravelhos tenebrionídeos (Zophobas morio) controláveis remotamente, os investigadores colocaram-lhes uma mochila com um microcircuito que envia impulsos eléctricos para as antenas ou para os élitros (asas anteriores endurecidas), levando o insecto a deslocar-se em diferentes direcções.

Estes escaravelhos são também conhecidos como “supervermes” devido ao aspecto vermiforme das suas larvas. E podem ser úteis ao mundo de várias formas. Do ponto de vista alimentar, constituem uma fonte rica de ácidos gordos e proteína, sendo consumidos com frequência em países como o México e a Tailândia.

As larvas também gostam de comer um dos plásticos mais comuns do planeta, o poliestireno - utilizado em artigos do dia a dia como materiais de embalagem e talheres descartáveis. Isto não lhes faz bem, mas copiar a forma como conseguem digerir essa substância poderá ajudar-nos a enfrentar o problema dos resíduos de plástico.

Como funciona a mochila com microcircuito e eléctrodos

Com até 32 milímetros (1,26 polegadas) de comprimento corporal e cerca de 8 milímetros (0,3 polegadas) de altura, estes escaravelhos são pequenos e ágeis. Têm capacidades naturais que lhes permitem deslocar-se onde os robots falham: no interior de escombros densos e desordenados, em espaços muito apertados.

Descrito na Advanced Science, o novo estudo aproveita essas aptidões inatas e “acrescenta controlos programáveis que permitem uma orientação direccional precisa, sem afectar o tempo de vida do escaravelho”, afirma o engenheiro Thang Vo-Doan, da School of Mechanical and Mining Engineering da The University of Queensland.

Na prática, esses controlos programáveis são enviados para a mochila do escaravelho, onde eléctrodos funcionam como rédeas eléctricas. Quando se estimulam as antenas, o escaravelho vira, desacelera ou caminha para trás. A estimulação simultânea de ambos os élitros provoca aceleração ou marcha em frente, enquanto a estimulação de um único élitro induz movimento lateral.

Desempenho em obstáculos e paredes

Com este sistema, os ZoBorgs conseguem transpor obstáculos com a mesma altura do seu corpo, com uma taxa de sucesso de 92 por cento. Também são capazes de passar de superfícies horizontais para superfícies verticais com uma taxa de sucesso de 71.2 por cento - um resultado que não tinha sido alcançado por insectos ciborgues anteriores nem por robots.

Lachlan Fitzgerald, engenheiro da The University of Queensland, explica que, embora “os robots nesta escala tenham evoluído na locomoção, a transição de superfícies horizontais para paredes continua a ser um desafio formidável para eles.” No caso dos ZoBorgs, essa dificuldade é muito menor.

Além disso, ao recorrer a escaravelhos, os investigadores evitam ter de conceber actuadores, sensores ou sistemas de controlo de raiz - os insectos já trazem, por natureza, uma “engenharia” optimizada por milhões de anos de adaptação evolutiva. Entre as adaptações para trepar incluem-se almofadas flexíveis e aderentes nas patas, garras de fixação e estruturas corporais rígidas, mas ágeis.

Em conjunto com as antenas, os insectos usam sensores nas pernas e mecanorreceptores no exoesqueleto para detectar estímulos físicos, como texturas das superfícies e vibrações.

Próximos passos: autonomia, IMU e câmara

Os desenvolvimentos futuros poderão centrar-se em reforçar a capacidade de escalada e a autonomia dos escaravelhos, por exemplo através da integração de uma unidade de medição inercial (IMU) que forneça dados não visuais em tempo real, como aceleração e outras forças.

A incorporação de uma câmara visual compacta e leve poderá ainda melhorar os mecanismos de controlo e será necessária para identificar pessoas presas em cenários de busca e salvamento. Por fim, os avanços aqui descritos podem também inspirar novas soluções em robótica, como a adopção de apêndices semelhantes a antenas de escaravelho para melhorar a capacidade de navegação dos robots.

Ética e bem-estar dos escaravelhos

É de notar que os cientistas mantiveram práticas éticas para proteger o bem-estar dos escaravelhos. Em comparação com outros animais usados em investigação, viveram em condições relativamente “luxuosas”, dormindo sobre cama de farelo de trigo e comendo fatias de maçã fresca. Depois das experiências, receberam cuidados durante o restante período das suas vidas, de três meses.

Este estudo mostra que a ciência ciborgue está a avançar de forma decisiva. Ainda não se trata dos órgãos robóticos prometidos pela ficção científica, mas um escaravelho ciborgue pode ter a mesma capacidade de salvar vidas.

Esta investigação foi publicada na Advanced Science.