Este robô inspirado em formigas usa o Sol para navegar, sem precisar de GPS

Pesquisadores na França estão chamando sua criação de seis patas de “AntBot”. Este robô de 22,8 cm não apenas caminha como uma formiga do deserto, mas também pega emprestadas suas habilidades características de navegação.

Essas habilidades, mostradas em um novo estudo na Science Robotics, poderiam um dia permitir que os robôs encontrem seu caminho de volta para casa sem a necessidade de técnicas convencionais de rastreamento como o GPS.

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Robôs baseados em insetos ou aracnídeos não são exatamente uma coisa nova. Robôs com pernas, diferentemente daqueles sobre rodas, são melhores em atravessar terrenos difíceis. Mas os pesquisadores por trás do AntBot, na Universidade de Aix-Marseille, no sul da França, se voltaram para duas espécies muito distintas de formigas em busca de inspiração em seu design: a Cataglyphis fortis, do Saara, e a Melophorus bagoti, da Austrália Central.

O AntBot em toda sua glória. Foto: Dupeyroux, et al/Science Robotics

De acordo com o autor principal Julien Dupeyroux, engenheiro e doutorando em biorrobótica na Universidade de Aix-Marseille, as formigas do deserto percorrem grandes distâncias em busca de alimento, mas não podem usar o olfato para voltar para casa, graças aos ambientes escaldantes em que vivem. Porém, elas encontraram maneiras de compensar isso.

“A chave é que as formigas do deserto não podem se referenciar a trilhas de feromônios para encontrar seu caminho, pois as moléculas deixadas no chão seriam instantaneamente destruídas pelo calor extremo”, disse Dupeyroux, acrescentando que as temperaturas externas podem chegar a até 65,5º C durante as viagens desses insetos em busca de alimento. “Ao longo de sua evolução, formigas do deserto como a Cataglyphis desenvolveram modalidades sensoriais para torná-las capazes de se localizar em relação à entrada de seu ninho.”

Em outras palavras, as formigas usam uma variedade de truques para ajudá-las a descobrir e lembrar onde estão suas casas em relação à sua localização atual — uma habilidade que os cientistas chamam de integração por caminhos (quando as pessoas fazem isso, isso é chamado de navegação estimada).

Os olhos compostos das formigas, por exemplo, contêm fotorreceptores únicos que captam a luz ultravioleta do Sol que se polariza por moléculas de ar dispersas. Esse padrão de luz ultravioleta, no entanto, muda à medida que o Sol se move pelo céu. Ao seguir esses padrões de deslocamento, as formigas têm basicamente uma bússola interna e celestial que lhes permite determinar em que direção se encontram. A mesma técnica pode até ter sido usada por marinheiros vikings no mar, para navegar em dias nublados. Elas também conseguem rastrear a velocidade com que o solo parece estar se movendo por meio de seus olhos, o que é conhecido como fluxo óptico. Da próxima vez que você estiver em um carro ou bicicleta, por exemplo, basta prestar muita atenção em como o mundo parece estar passando por você — esse é o fluxo óptico. O fluxo óptico, juntamente com a consciência das formigas de quantos passos deram durante uma caminhada, lhes permite estimar a distância que percorreram. Junte isso com a bússola celestial, e você tem um equipamento de navegação vivo de seis pernas. Dupeyroux e sua equipe pegaram esses truques, junto com o suporte das formigas, para criar o AntBot. Impresso em 3D, ele tem um Raspberry Pi e é completamente autônomo. Em seguida, enviaram o bot para passear aleatoriamente durante um curto espaço de tempo em uma variedade de ambientes, antes de pedir que ele voltasse para casa. O AntBot foi bom o suficiente para encontrar o caminho mais rápido de volta para casa usando apenas um ou dois dos truques das formigas. Quando todos os três foram combinados, porém, ele foi quase impecável.

A viagem do AntBot de volta para casa, acelerada em seis vezes. GIF: Dupeyroux et al/Science Robotics

As descobertas sugerem que o AntBot não “pensa” exatamente como uma formiga, em parte porque não entendemos completamente como as formigas do deserto usam todas as suas pistas de navegação. Mas o desempenho quase perfeito do robô ainda é impressionante, disse Dupeyroux, especialmente porque ele foi feito com tecnologia e materiais relativamente baratos. Dupeyroux estimou inicialmente que poderia ter custado mais de US$ 85 mil para criar um bot com uma matriz de sensores que imitasse completamente os olhos compostos da formiga. Mas os sensores menos complexos do bot ainda foram capazes de replicar os fotorreceptores exclusivos usados para a bússola celestial. Eles também ajudaram a reduzir o custo final do projeto e produção do AntBot para cerca de US$ 500. “Mostramos que nossa solução é biologicamente plausível e que também tem resultados excelentes”, afirmou. O conhecimento de navegação exibido pelo AntBot poderia algum dia ser bem utilizado em tecnologias como drones de entrega ou carros inteligentes, disse Dupeyroux. Idealmente, esses robôs usariam uma combinação de diferentes métodos para navegar por conta própria, incluindo GPS. Porém, em certas situações, o conjunto de truques do AntBot poderia fornecer algumas vantagens em relação aos métodos existentes. “Embora o GPS tenha um grande impacto na navegação mundial, ele sofre com vários limites”, disse Dupeyroux. Isso inclui falhas de sinal quando em torno de edifícios altos; uma área relativamente pequena de precisão para dispositivos menores, como smartphones; e não ser particularmente bom em dias nublados, chuvosos ou com neve. O AntBot e robôs como ele devem, pelo menos em teoria, ser capazes de contornar esses limites. No entanto, por ora, ainda há muito trabalho a ser feito para melhorar o robô. “Queremos que o nosso robô vá mais longe na navegação. Na sua forma atual, ele só navega por pequenas distâncias”, afirmou Dupeyroux. Por causa dos pequenos e facilmente superaquecidos motores usados para ajudá-lo a se mover e girar, juntamente com sua limitada fonte de alimentação, o AntBot só consegue navegar 15 metros de cada vez. “Atualmente, estamos trabalhando em novas atuações para tornar nosso robô capaz de executar trajetórias de 100 metros de comprimento em condições do mundo real.” A equipe também planeja atualizar a precisão da bússola celestial do robô, assim como sua capacidade de processamento. []