A física da caminhada para animais e robôs com várias pernas é mais simples do que se pensava anteriormente. Essa é a descoberta descrita por uma equipe de roboticistas, físicos e biólogos na edição de 5 de setembro da revista Proceedings of the National Academy of Sciences, em um artigo intitulado "Andar é como deslizar:uma visão unificadora da locomoção baseada em dados".
"Isso é importante porque permitirá que os roboticistas construam modelos muito mais simples para descrever a maneira como os robôs andam e se movem pelo mundo", disse o coautor do artigo Nick Gravish, membro do corpo docente do Departamento de Engenharia Mecânica e Aeroespacial da Universidade da Califórnia em San Diego.

Os pesquisadores já haviam estudado a caminhada das formigas e queriam ver como suas descobertas poderiam ser aplicadas aos robôs. No processo, eles descobriram uma nova relação matemática entre andar, pular, deslizar e nadar em fluidos viscosos para animais e bots com várias pernas.

A equipe estudou várias colônias de formigas argentinas na UC San Diego e dois tipos diferentes de robôs com várias pernas na Universidade de Michigan.

“As formigas argentinas são muito fáceis de estudar em laboratório”, disse a coautora do artigo Glenna Clifton, membro do corpo docente da Universidade de Portland, que conduziu a maior parte da pesquisa sobre formigas enquanto fazia pós-doutorado no laboratório de Gravish na UC San Diego.

As formigas argentinas são boas caminhantes que podem percorrer longas distâncias em vários terrenos. Essas formigas também se adaptam facilmente às configurações de laboratório, reconstruindo suas colônias rapidamente. Os pesquisadores podem motivá-los a caminhar colocando alimentos em locais específicos. "Essas formigas vão criar trilhas de forrageamento e segui-las", disse Clifton. "Eles se recuperam rapidamente e não guardam rancor."

Para estudar esses diferentes animais e robôs, os pesquisadores usaram um algoritmo desenvolvido pelo grupo de pesquisa de Shai Revzen da Universidade de Michigan, que transforma movimentos complexos do corpo em formas. “Esse algoritmo nos permite criar uma relação simples entre a postura em que você está e para onde vai se mover em seguida”, disse Gravish.

Os pesquisadores descobriram que os mesmos algoritmos podem ser aplicados tanto a formigas quanto a dois tipos diferentes de robôs no estudo, embora a quantidade de movimentos de deslizamento quando andam seja muito diferente. As formigas argentinas também não escorregam muito quando andam – apenas 4,7% do movimento total. Por outro lado, essa porcentagem de deslizamento é de 12% a 22% para o robô BigANT de seis pernas e de 40% a 100% para os robôs multipod com seis a 12 pernas no estudo, que às vezes rastejam.

Ao usar esse modelo, os pesquisadores podem prever para onde o inseto ou robô vai se mover em seguida, simplesmente com base na postura – ou forma – que eles estão fazendo. “Isso fornece um modelo universal de localização que se aplica sempre que o movimento é dominado pelo atrito com o ambiente”, escrevem os pesquisadores.

A matemática que os pesquisadores usaram não é nova. Mas entendia-se que a matemática só se aplicava a deslizar e nadar em líquidos viscosos. A equipe mostrou que as mesmas equações se aplicam à caminhada com várias pernas, independentemente de os caminhantes estarem escorregando ou não. Além disso, as mesmas regras se aplicam a insetos de escala milimétrica, como formigas, a robôs de escala métrica. Uma versão inicial do título do artigo era "andar como um verme".

“A universalidade dessa abordagem pode ter aplicações no design de robôs e planejamento de movimento, e fornece informações sobre a evolução e o controle da locomoção com pernas”, escrevem os pesquisadores.

Os pesquisadores levantam a hipótese de que esses princípios universais podem ter implicações para entender as principais transições evolutivas, por exemplo, da natação para a caminhada. Dado que andar, mesmo com escorregões, segue os mesmos princípios gerais de controle da natação viscosa, os primeiros animais terrestres podem já ter os circuitos neurais necessários para a locomoção em terra.

Os pesquisadores não estudaram criaturas de duas pernas, mas o modelo se aplicaria a elas desde que se movessem lentamente, tivessem os dois pés no chão ao mesmo tempo e não caíssem. (Imagine Michael Jackson fazendo o moonwalk.)

A equipe ainda precisa fazer ajustes para entender, por exemplo, o papel que as forças de atrito desempenham no modelo.

"De qualquer forma, caminhar pode ser muito mais simples do que costumamos pensar", disse Gravish. + Explorar mais

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