ZoBorgs: besouros ciborgues com mochila podem ajudar em resgates

Vítimas de desastres presas sob os escombros de um edifício desabado ou de uma mina poderão, um dia, ser encontradas por um salvador improvável e minúsculo: um besouro com uma mochila.

Pesquisadores avançaram de forma significativa na tecnologia de ciborgues ao desenvolver uma linhagem de besouros ciborgues capaz de escalar paredes, superar obstáculos e deslocar-se por superfícies inclinadas enquanto é guiada à distância com um controlo de videogame.

ZoBorgs: besouros ciborgues com mochila

Batizados de “ZoBorgs”, esses besouros ciborgues resultam de uma colaboração entre a Universidade de Queensland e a Universidade de Nova Gales do Sul, ambas na Austrália, e a Universidade Tecnológica de Nanyang, em Singapura.

Para dar controlo remoto aos besouros sombrios (Zophobas morio), a equipa instalou neles uma mochila com microchip, capaz de enviar impulsos eléctricos às antenas ou às asas anteriores rígidas (élitros), levando os animais a mudar de direcção.

Os besouros sombrios também são conhecidos como “supervermes” por causa do formato semelhante a um verme na fase larval. E esses animais podem ser úteis ao mundo de várias maneiras. Na alimentação, por exemplo, são uma fonte rica de ácidos gordos e proteína, e são consumidos com frequência em países como o México e a Tailândia.

As larvas ainda gostam de se alimentar de um dos plásticos mais comuns do planeta, o poliestireno, usado em itens do dia a dia como materiais de embalagem e talheres descartáveis. Isso não faz bem aos besouros, mas copiar a forma como eles digerem a substância pode ajudar-nos a enfrentar o problema do lixo plástico.

Por que os besouros sombrios (Zophobas morio) são tão úteis em escombros

Com até 32 milímetros (1.26 inches) de comprimento corporal e cerca de 8 milímetros (0.3 inches) de altura, os besouros sombrios são pequenos e ágeis - e têm vantagens naturais que lhes permitem chegar a locais onde robôs não conseguem entrar: os espaços apertados e irregulares de escombros densos e amontoados.

O novo estudo, publicado na revista Ciência Avançada, aproveita essas capacidades e “acrescenta controlos programáveis que permitem uma orientação direccional precisa, sem afectar o tempo de vida do besouro”, afirma o engenheiro Thang Vo-Doan, da Escola de Engenharia Mecânica e de Minas da Universidade de Queensland.

Como funciona o controlo remoto pelos eléctrodos

Segundo os autores, os controlos programáveis são enviados pela mochila do besouro, que traz eléctrodos a funcionar como rédeas eléctricas. Ao estimular as antenas, o besouro passa a virar, desacelerar ou andar para trás. Ao estimular ambos os élitros, ele acelera ou avança; já a estimulação de apenas um élitro provoca deslocamento lateral.

Na prática, isso faz com que os ZoBorgs consigam transpor obstáculos com altura equivalente à do próprio corpo, com uma taxa de sucesso de 92 percent. Eles também conseguem passar de superfícies horizontais para superfícies verticais com 71.2 percent de sucesso - um resultado que, segundo os autores, não foi alcançado por insectos ciborgues ou robôs anteriores.

Lachlan Fitzgerald, engenheiro da Universidade de Queensland, explica que, embora “robôs nesta escala tenham avançado na locomoção, a transição de superfícies horizontais para paredes continua a ser um desafio formidável para eles”. Para os ZoBorgs, contudo, isso não é o mesmo problema.

Além disso, ao usar besouros, os investigadores não precisam projectar actuadores, sensores ou sistemas de controlo do zero - os animais já vêm equipados por milhões de anos de adaptações evolutivas. Entre as adaptações para escalar estão almofadas adesivas flexíveis nas patas, garras de fixação e estruturas corporais rígidas, mas ágeis.

Em conjunto com as antenas, os insectos usam sensores nas pernas e mecanorreceptores nos exoesqueletos para detectar estímulos físicos, como texturas de superfícies e vibrações.

Próximas melhorias: IMU, câmara e inspiração para robôs

Os avanços futuros podem concentrar-se em elevar a capacidade de escalada e a autonomia dos besouros, incorporando uma unidade de medição inercial (IMU), que forneça dados não visuais em tempo real, como aceleração e outras forças.

A inclusão de uma câmara visual compacta e leve também pode fortalecer os mecanismos de controlo, e será necessária para identificar pessoas presas em cenários de busca e resgate. Por fim, os progressos em ciborgues descritos aqui podem inspirar inovações em robótica, como a incorporação de apêndices tipo antenas de besouro para melhorar a capacidade de navegação dos robôs.

Bem-estar dos besouros e práticas éticas

Vale destacar que os cientistas mantiveram práticas éticas para garantir o bem-estar dos besouros. Em comparação com outros animais usados em investigação, eles viveram em condições relativamente luxuosas, dormindo sobre uma cama de farelo de trigo e alimentando-se com fatias frescas de maçã. Depois dos ensaios, receberam cuidados pelo restante do seu tempo de vida, de três meses.

Este estudo mostra que a ciência de ciborgues está a dar passos essenciais. Ainda não se trata dos órgãos robóticos prometidos pela ficção científica, mas um besouro ciborgue pode ter a mesma probabilidade de salvar vidas.

Esta pesquisa foi publicada na revista Ciência Avançada.