Tecnologia Científica
Pesquisadores desenvolvem robôs movidos a ar que se movem em sincronia sem componentes eletrônicos
Uma equipe liderada pela Universidade de Oxford desenvolveu uma nova classe de robôs flexíveis que operam sem eletrônicos, motores ou computadores, utilizando apenas pressão de ar. O estudo, publicado na revista Advanced Materials...
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Oxford - 17/11/2025
Imagem do robô saltador unidirecional. Crédito: Antonio Forte e Mostafa Mousa.
Uma equipe liderada pela Universidade de Oxford desenvolveu uma nova classe de robôs flexíveis que operam sem eletrônicos, motores ou computadores, utilizando apenas pressão de ar. O estudo, publicado na revista Advanced Materials , mostra que esses "robôs fluidos" podem gerar movimentos complexos e rítmicos e até mesmo sincronizar suas ações automaticamente.
Superando um desafio fundamental na robótica flexível
"Assim como os vaga-lumes começam a piscar em uníssono após se observarem, os membros pneumáticos do robô também entram em sincronia, mas neste caso por meio do contato físico com o solo, em vez de estímulos visuais. Esse comportamento emergente já foi observado na natureza, e este novo estudo representa um grande avanço rumo a robôs programáveis e autônomos."
Autor principal: Dr. Mostafa Mousa , Departamento de Ciências da Engenharia, Universidade de Oxford
Robôs flexíveis (feitos de materiais flexíveis) são ideais para tarefas como navegar em terrenos irregulares ou manusear objetos delicados. Um dos principais objetivos da robótica flexível é codificar o comportamento e a tomada de decisões diretamente na estrutura física do robô, possibilitando máquinas mais adaptáveis e responsivas. Esse tipo de comportamento automático — que emerge das interações entre o corpo e o ambiente — é frequentemente difícil de replicar com circuitos eletrônicos tradicionais, que exigem sistemas complexos de sensoriamento, programação e controle.
Para enfrentar esse desafio, os pesquisadores se inspiraram na natureza, onde partes do corpo frequentemente desempenham múltiplas funções e comportamentos sincronizados podem surgir sem controle central. Sua principal inovação foi desenvolver um pequeno componente modular que utiliza pressão de ar para realizar tarefas mecânicas – de forma semelhante a como um circuito eletrônico utiliza corrente elétrica. Dependendo de sua configuração, esse bloco único pode:
Atuar (mover-se ou deformar-se) em resposta a mudanças na pressão do ar - funcionando como um músculo.
Detecta alterações de pressão ou contato - semelhante a um sensor de toque.
Alternar o fluxo de ar entre os estados LIGADO/DESLIGADO - como uma válvula ou uma porta lógica.
Semelhantes às peças de LEGO, várias unidades idênticas (cada uma com alguns centímetros de tamanho) podem ser conectadas para formar diferentes robôs sem alterar o projeto básico do hardware. No estudo, os pesquisadores construíram robôs de mesa (aproximadamente do tamanho de uma caixa de sapatos) que podiam pular, sacudir ou rastejar.
Em uma configuração específica, os pesquisadores descobriram que cada unidade individual pode combinar automaticamente as três funções simultaneamente, permitindo que ela gere movimentos rítmicos por conta própria, uma vez aplicada pressão constante. Quando várias dessas unidades responsivas são interligadas, seus movimentos começam a se sincronizar naturalmente, sem qualquer controle ou programação por computador.
Esses comportamentos foram usados para criar um robô agitador (capaz de separar contas em diferentes recipientes inclinando uma plataforma giratória) e um robô rastejante (que podia detectar a borda de uma mesa e parar automaticamente, evitando uma queda). Em ambos os casos, os movimentos coordenados foram realizados inteiramente de forma mecânica, sem nenhum controle eletrônico externo.
Estabelecendo as bases para a inteligência incorporada
"Codificar a tomada de decisões e o comportamento diretamente na estrutura física do robô pode levar a máquinas adaptáveis e responsivas que não precisam de software para "pensar". É uma mudança de "robôs com cérebros" para "robôs que são seus próprios cérebros". Isso os torna mais rápidos, mais eficientes e potencialmente melhores na interação com ambientes imprevisíveis."
Coautor e líder do RADLab, Professor Antonio Forte , Departamento de Engenharia, Universidade de Oxford
Fundamentalmente, o comportamento sincronizado só é observado quando os robôs estão conectados e em contato com o solo. Os pesquisadores utilizaram um modelo matemático chamado Modelo de Kuramoto, que descreve como redes de osciladores podem se sincronizar, para explicar esse comportamento.
Isso revelou que movimentos complexos e coordenados podem surgir nos robôs puramente a partir de seu projeto físico, quando acoplados mecanicamente ao ambiente. Nesse caso, o movimento de cada perna robótica afeta sutilmente as outras por meio das forças de reação compartilhadas do corpo e do solo. Isso cria um ciclo de feedback onde as forças transmitidas por atrito, compressão e rebote interligam os movimentos dos membros, levando à coordenação espontânea.
Embora os robôs flexíveis desenvolvidos estejam atualmente em escala de mesa, de acordo com os pesquisadores, os princípios de design são independentes de escala. Em um futuro próximo, os pesquisadores pretendem investigar esses sistemas dinâmicos para construir robôs locomotores autônomos e energeticamente eficientes. Isso representaria um passo importante rumo à implantação em larga escala desses robôs em ambientes extremos, onde a energia é escassa e a adaptabilidade é essencial.
O artigo "Unidades Fluídicas Multifuncionais para Comportamentos Robóticos Emergentes e Responsivos" foi publicado na revista Advanced Materials .
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