Em 2021, um grupo de cientistas da China projetou o RoboFalcon — um robô de asas articuladas inspirado em pássaros, com um mecanismo recém-projetado para impulsionar asas metamórficas semelhantes às de morcegos, capazes de voar. Embora esse robô bioinspirado tivesse um bom desempenho em velocidade de cruzeiro, ele não era capaz de voar em velocidades mais baixas ou decolar sem assistência.

Agora, o mesmo grupo de pesquisadores aprimorou seu design. Seu trabalho, publicado na Science Advances , descreve o RoboFalcon 2.0, que incorpora um corpo de 800 g e mecanismos reconfiguráveis nas asas para acoplar batimentos, varreduras e dobramentos em uma única batida. Este sistema de asas mais sofisticado permite que o RoboFalcon 2.0 decole sem assistência e permaneça em voo em velocidades mais baixas.

A maioria dos modelos anteriores de robótica voadora bioinspirada baseou-se em uma cinemática de asas com um único grau de liberdade (GDL), que imita o pairar simétrico de insetos ou beija-flores, em vez da cinemática de três GDL usada por pássaros e morcegos maiores — descrita de forma simplista como bater, varrer e dobrar as asas. Para recriar esses movimentos mais complexos das asas, a equipe desenvolveu mecanismos reconfiguráveis usando uma combinação de desacopladores que permitem que o bater, varrer e dobrar (FSF) ocorram em um único batimento de asa.

"Esses mecanismos garantem que o RoboFalcon 2.0 possa decolar e voar para a frente usando os movimentos descendentes do batimento ventral anterior, com os movimentos ascendentes recolhidos, para gerar sustentação e propulsão, ou seja, a decolagem estilo pássaro. A amplitude de varredura e dobramento das asas também pode ser ajustada para controle de inclinação e rotação durante o batimento", explicam os autores do estudo.

A equipe utilizou experimentos em túnel de vento , simulações e testes de voo em condições reais para analisar o desempenho do projeto. Os testes e simulações em túnel de vento mostraram que o aumento da envergadura da asa aumenta a sustentação e o momento de arfagem, auxiliando na decolagem e no controle de arfagem. Os autores também afirmam que as capacidades de controle de decolagem e arfagem do movimento da asa do FSF foram verificadas por sua demonstração de voo em condições reais.

Embora o novo design tenha avançado vários passos na engenharia de robôs voadores realistas e superado o obstáculo da autodecolagem, a equipe acredita que ele pode ser aprimorado ainda mais no futuro. Eles afirmam que um elevador de cauda é necessário para estabilidade em velocidades mais altas e que a eficiência energética durante a decolagem é menor do que em robôs em escala de insetos ou pássaros reais. Eles também descobriram que a capacidade de pairar no mundo real do RoboFalcon 2.0 é limitada pela falta de controle de guinada.

Os autores do estudo escrevem: "Os mecanismos de atuação aqui propostos emulam a cinemática do voo em baixa velocidade de vertebrados voadores em maior extensão dentro do escopo da tecnologia mecânica e reduzem a complexidade do controle de atitude ao implementar uma estratégia de subatuação adequada. Isso permite uma decolagem robótica com batimentos de asas até então inexplorada, utilizando movimentos descendentes ventro-anteriores e ascendentes recolhidos, fornecendo perspectivas e metodologias alternativas para a robótica inspirada em aves e a pesquisa sobre locomoção aviária."