Exterminadores, Transformers e outros robôs auto-reconfigurantes

O mais legal dos Transformers, obviamente, é que eles podem assumir duas formas completamente diferentes. A maioria pode ser robô bípede ou veículo pesado. Alguns podem, em vez disso, se transformarem em armas ou dispositivos eletrônicos. As duas formas de um Transformer têm força e habilidade completamente diferentes.

Isto difere totalmente da maioria dos robôs reais, os quais normalmente só são bons na execução de uma tarefa ou em poucas tarefas relacionadas. Os "veículos exploradores de Marte da NASA", por exemplo, podem fazer o seguinte:

• gerar energia com células solares e armazená-la em baterias
• percorrer o terreno
• tirar fotos
• perfurar rochas
• usar espectrômetros para registrar temperaturas, composições químicas, raios-x e partículas alfa
• enviar os dados registrados para a Terra, usando ondas de rádio

Imagem cedida NASA Uma representação artística do veículo explorador da NASA na superfície de Marte

Um robô de exploração não seria muito bom no que faz se não se encaixasse nestas categorias. Ele não pode, por exemplo, montar uma ponte, caber em espaços muito pequenos ou construir outros robôs. Ou seja, ele seria um péssimo robô de busca e salvamento, e não serviria de nada em uma fábrica automatizada.

É por isso que os engenheiros estão desenvolvendo robôs reconfigurantes. Como os Transformers, estes robôs podem mudar a forma para se adequarem à tarefa em questão. No entanto, em vez de mudarem de um formato para outro, como de um robô bípede para uma carreta, os robôs reconfigurantes podem assumir muitas formas. Eles são muito menores do que Transformers de verdade seriam. Alguns módulos de robôs reconfigurantes são tão pequenos que caberiam na mão.

Imagem cedida por NASA O Snakebot da NASA é um exemplo de um robô-corrente

Imagem cedida Palo Alto Research Center Incorporated Um módulo G2 totalmente contraído

Um módulo é, basicamente, uma peça de robô ou um robô pequeno, relativamente simples. Os robôs modulares são feitos de muitos desses módulos pequenos e idênticos. Um robô modular pode ser feito de poucos ou muitos módulos, dependendo de seu design e da tarefa que precisa executar. Alguns robôs modulares, atualmente, só existem como simulações de computador, outros ainda estão nos primeiros estágios de desenvolvimento. Porém, todos eles funcionam sob o mesmo princípio básico: muitos robôs pequenos podem se combinar para criar um grande.

Os módulos não fazem muita coisa sozinhos. Um sistema reconfigurante também tem que ter:

• conexões entre os módulos
• sistemas que controlem como os módulos se movem em relação uns aos outros

A maioria dos robôs reconfigurantes modulares se encaixa em uma das três categorias: configuração em corrente, entrelaçado e modular. Robôs em corrente são longas correntes que podem se conectar umas às outras em pontos específicos. Dependendo do número de correntes e de onde elas se conectam, estes robôs podem lembrar serpentes ou aranhas. Eles também podem se tornar robôs bípedes, correntes rotativas ou caminhantes. Um conjunto de correntes modulares poderia percorrer uma trajetória com obstáculos, rastejando por um túnel como uma serpente, atravessar um terreno rochoso como uma aranha e andar em um triciclo através de uma ponte, como um bípede.

Exemplos de robôs-corrente são os Polybot e Polypod (em inglês), de Palo Alto Research Center (PARC) e o Snakebot (em inglês), da NASA. A maioria precisa que um humano ou, teoricamente, um outro robô, ligue as conexões manualmente, com parafusos.

O fundamento de um robô entrelaçado é que diversos pequenos módulos idênticos possam se combinar para formar um robô maior. Vários protótipos de robôs entrelaçados já existem, mas alguns modelos só existem em simulações de computador. Robôs entrelaçados podem se mover rastejando-se uns sobre os outros, prendendo-se e soltando-se de pontos de conexão em robôs vizinhos. É como no movimento dos pedaços de um quebra-cabeças deslizante. Este método de movimento é chamado reconfiguração de substrato; os robôs podem se mover somente ao longo dos pontos, dentro da rede de robôs. Os módulos entrelaçados podem tanto conter suas próprias fontes de energia quanto compartilhar energia através das suas conexões com outros módulos.

Robôs simuladosSimulações de computador são uma parte vital da pesquisa de robótica, especialmente para robôs reconfigurantes. Os cientistas usam computadores para deduzir como os módulos vão se mover em relação uns aos outros, antes de ensinar aos módulos como fazê-lo. Em alguns casos, as simulações em computador existem muito antes dos robôs reais. O Rus Robotics Laboratory (em inglês), do Massachusetts Institute of Technology (MIT), tem inúmeras simulações de como estes robôs se deslocam.

Os robôs entrelaçados podem se mover em terrenos difíceis subindo uns nos outros, acompanhando a forma do terreno, ou eles podem formar uma superfície sólida e estável, como um suporte, para outras estruturas. Com um número suficiente de robôs entrelaçados, pode-se criar quase qualquer forma. As simulações de computador os mostram mudando de uma pilha de módulos para uma xícara, e de um cão para um sofá. Os módulos podem se combinar para formar superfícies planas, escadas, apêndices móveis, e praticamente qualquer outra forma imaginável. Portanto, um robô entrelaçado está mais para um Exterminador T-1000 do que para um Transformer.

Imagem cedido por Keith Kotay/Rus Robotics Laboratory Módulos moleculares, do Rus Robotics Laboratory, como dois cubos conectados em um ângulo de 90 graus. Uma superfície em cada cubo contém a junção que o conecta à outra metade do módulo. As outras cinco superfícies podem se conectar a outros módulos.

Laboratórios de robótica criaram e imaginaram vários sistemas de robôs entrelaçados:

• o Telecube (em inglês) do PARC e o Crystal (em inglês) do Rus Robotics Laboratory do Massachusetts Institute of Technology (MIT), usa moléculas que se expandem, se contraem e se conectam a outras moléculas.

• o Proteo (em inglês) do PARC é um robô entrelaçado teórico que só existe em simulações de computador. O Proteo é uma coleção de dodecaedros rômbicos (estruturas de doze lados com faces em formato rombóide). Seus módulos se movem rolando sobre as arestas uns dos outros.

• os módulos do Molecule (em inglês), do Rus Robotics Laboratory, são feitos de dois cubos conectados em um ângulo de 90 graus. Como conseqüência, seu movimento parece um pouco diferente do de robôs feitos de cubos separados. Você pode ver uma demonstração de como o Molecule se move no site Rus Robotic Laboratory.

Imagem cedida Professor Marco Dorigo Os Swarm-bots podem manobrar de forma independente, ou então eles podem se combinar para completar tarefas que não conseguiriam realizar sozinhos

Como os robôs entrelaçados, os robôs de reconfiguração móveis são módulos pequenos e idênticos que podem se combinar para formar robôs maiores. Entretanto, eles não precisam da ajuda dos seus vizinhos para levá-los de um lugar para outro, eles podem se locomover sozinhos. Os robôs de configuração móvel parecem muito com as representações, em desenhos animados, de escolas feitas de peixes ou de bandos de pássaros que se combinam para criar uma ferramenta ou uma estrutura. Eles se movem, independentemente, até que precisem se juntar para realizar uma tarefa específica. O Swarm-bots (em inglês) é um projeto do programa de Tecnologias futuras e emergentes na União Européia, sendo constituído por robôs de reconfiguração móvel.

Apesar destes robôs serem muito diferentes uns dos outros, eles têm muitas semelhanças no modo como funcionam e se locomovem. Veremos isso a seguir.

Um Transformer de verdadeTransformers não são necessariamente práticos ou mesmo possíveis em larga escala. No entanto, os engenheiros de Himeji Soft Works desenvolveram um robô em pequena escala que realmente vira um bípede a partir de um carro e vice-versa. Você pode ver um vídeo desse robô, incluindo sua transformação no YouTube.