Robô saltitante demonstra propulsão por hastes elásticas torcidas

Redação do Site Inovação Tecnológica - 24/09/2026 Explosão de energia Há várias gerações, crianças têm brincado com modelos de aviões cujas hélices são impulsionadas não por motores, mas por tiras elásticas: A criança gira a hélice no sentido contrário, acumulando energia no elástico conforme ele vai sendo torcido; então, é só soltar a hélice que a energia é liberada, girando a hélice em alta velocidade e impulsionando o modelo. Agora, Dezhong Tong e colegas das universidades da Califórnia de Los Angeles e Michigan, nos EUA, demonstraram que esse acúmulo de energia por meio de materiais elásticos é muito mais versátil do que se acreditava. A equipe demonstrou que hastes elásticas podem ser dobradas e torcidas para alternar repetidamente entre diferentes formas, liberando a energia acumulada de modo a permitir que pequenos robôs saltem, deem cambalhotas e nadem. Um minúsculo motor vai girando a estrutura elástica aos poucos, acumulando a energia, que é então liberada repentinamente de uma vez só. É uma abordagem muito promissora para a propulsão de robôs com limitações de tamanho, peso e potência. O mecanismo de liberação de energia também pode ajudar os robôs a se deslocarem em terrenos irregulares, tanto em terra quanto na água. "Tão logo nós conseguimos prever quando uma haste atingiria seu limite, pudemos usar essa liberação repentina de energia para transformar um simples movimento do motor em um impulso poderoso que faz o robô saltar para a frente," disse Tong. Acumula lentamente, libera repentinamente Quando uma haste elástica é dobrada e suas extremidades são giradas, a energia se acumula dentro da haste à medida que ela se deforma. Em um ponto crítico, a haste pode assumir uma nova forma, liberando parte da energia armazenada no processo. É essa mudança metamórfica que os pesquisadores chamam de "estalo". A equipe descobriu que algumas formas se deformam gradualmente, enquanto outras se rompem rapidamente e liberam a energia armazenada em uma explosão repentina, tornando a escolha da geometria fundamental para produzir um movimento de ruptura forte e repetível. Ao contrário de vigas, colunas ou treliças convencionais, as hastes elásticas combinam flexão, torção e compressão, permitindo grandes deformações tridimensionais e liberações direcionais de energia elástica. O formato helicoidal, particularmente eficiente, pode ser criado utilizando um motor para mover e girar as extremidades de uma haste naturalmente reta, oferecendo um mecanismo relativamente simples para impulsionar o movimento em pequenos robôs. "Como é o formato da haste, e não seu tamanho, que determina se ela dispara bruscamente ou se deforma gradualmente, as mesmas regras de projeto se aplicam a uma ampla gama de escalas," explicou o professor Khalid Jawed. "Isso abre um caminho promissor para robôs com apenas alguns milímetros de largura, transformando pequenos movimentos do motor em poderosas rajadas de movimento." Robô-sapo Os pesquisadores começaram criando modelos computacionais de hastes elásticas para prever como elas responderiam a diferentes combinações de flexão e torção. Em seguida, testaram essas previsões usando um braço robótico para deformar repetidamente as hastes físicas. Com as melhores opções em mãos, a equipe projetou e construiu um robô semelhante a um sapo, dotado de hastes elásticas helicoidais como atuadores. Um motor rotativo flexiona e torce repetidamente cada haste até que ela atinja o ponto crítico e "dispare" em uma nova configuração, convertendo a energia elástica armazenada em movimentos rápidos e repetitivos. Como a própria haste armazena e libera a energia, um motor pequeno e de baixa potência é suficiente para acionar a peça elástica - o motor só precisa enrolar a haste lentamente, já que é a liberação repentina da energia armazenada que impulsiona o robô para frente. Com apenas 11 centímetros de comprimento e pesando 98,2 gramas, o robô-sapo conseguiu se mover por diversas superfícies, incluindo madeira, tecido, acrílico, couro, grama e areia, e até mesmo subir uma série de degraus. Em uma comparação com um robô de pernas rígidas, o sapo robótico moveu-se mais rapidamente em todas as seis superfícies testadas, atingindo um pico de 3,21 comprimentos de corpo por segundo na madeira e uma média de 2,46 comprimentos de corpo por segundo em todos os seis terrenos, contra apenas 0,79 comprimento de corpo por segundo para seu concorrente de pernas rígidas. "A oportunidade mais ampla é permitir que a mecânica do robô realize parte do trabalho que, de outra forma, exigiria motores maiores ou um controle mais complexo," disse o professor Xiaonan Huang. "Ao programar quando uma estrutura elástica armazena e libera energia rapidamente, podemos dar aos pequenos robôs acesso a movimentos poderosos e repetíveis sem exigir continuamente alta potência do motor."