Animais de quatro patas que começam a andar e gradualmente aceleram, automaticamente entram em um trote em algum momento. Isso ocorre porque seria necessário mais energia para não mudar de marcha. Essa correlação foi descoberta há mais de 40 anos. Agora, Alin Albu-Schäffer, professor da Cátedra de Sistemas Robóticos Baseados em Sensores e Sistemas de Assistência Inteligente da TUM (Technical University Munich), transferiu com sucesso esse método para o movimento de robôs.
Especialistas usam o termo “dinâmica intrínseca” para a forma como humanos e animais realizam movimentos energeticamente eficientes. Por exemplo, eles ajustam a rigidez de seus músculos quando caminham em uma superfície mais rígida. Essas adaptações intrínsecas, que acontecem automaticamente, são desafiadoras de identificar em humanos e sistemas robóticos complexos.
Mas uma nova ferramenta desenvolvida por uma equipe liderada pelo Prof. Albu-Schäffer na TUM torna isso possível para os robôs. Uma nova ferramenta desenvolvida pela equipe do Professor representa um avanço significativo, permitindo, pela primeira vez, calcular e analisar os movimentos intrínsecos e altamente eficientes de um sistema. Essa ferramenta possibilita identificar quais movimentos são energeticamente mais econômicos.
Um importante objeto de teste na pesquisa da equipe é o BERT, um robô de quatro patas que parece um pequeno cachorro. O BERT foi projetado pelo Prof. Albu-Schäffer no Centro Aeroespacial Alemão (DLR).
Os pesquisadores identificaram seis padrões de movimento para o BERT, que o Prof. Albu-Schäffer descreve como excepcionalmente fáceis e que não exigiriam nenhuma energia em um mundo sem atrito. Alguns correspondem a andamentos familiares de quadrúpedes, como andar, trotar ou saltar.
Para realizar esses movimentos em um sistema natural com atrito, foi adicionado um regulador controlado por computador que fornece um impulso no momento certo.
Annika Schmidt, da equipe do Professor Albu-Schäffer, compara o funcionamento desse sistema ao de uma criança sendo impulsionada em um balanço. A cada ponto mais alto, um impulso é aplicado, garantindo a continuidade do movimento. No entanto, enquanto os humanos ajustam intuitivamente a força e o tempo desses impulsos, os robôs necessitam de cálculos precisos para alcançar o mesmo resultado. Schmidt, que dedicou anos à pesquisa, apresentou os resultados desse estudo na Conferência Europeia de Controle de 2024.
O sucesso é demonstrado em uma corrida entre três modelos BERT. O cão robô, que foi programado com o método de movimento intrínseco, tende a pular e se mover muito mais rápido e dinamicamente do que seus irmãos, que dependem de padrões de movimento mais convencionais.
A pesquisa, que se concentra em “locomoção eficiente e versátil com pernas”, foi publicada na PLOS Computational Biology.
