Cerebelo artificial humaniza movimentos de robô

Depois de aprender seus movimentos iniciais em um robô construído no laboratório da universidade, o cerebelo artificial agora será transplantado para um robô industrial estado-da-arte. [Imagem: Niceto R. Luque]

Cerebelo de robô

Pesquisadores espanhóis desenvolveram um cerebelo artificial que controla um braço robótico com uma precisão quase humana.

O cerebelo é a parte do cérebro humano que controla o sistema locomotor e coordena os movimentos do corpo.

É verdade que robôs podem ser muito mais rápidos e muitíssimo mais precisos do que uma mão humana.

Contudo, se isso é uma vantagem para robôs industriais, manipulando peças em alta velocidade, torna-se um problema para robôs que devem interagir diretamente com trabalhadores humanos.

Simulador neural

As técnicas de alta velocidade usadas nos robôs industriais, ao requererem forças intensas, tornam-se perigosas para os seres humanos; e por consumirem muita energia, são inadequadas para robôs móveis ou autônomos.

Isso levou Niceto Luque e seus colegas da Universidade de Granada a desenvolverem um cerebelo virtual, um simulador neural que controla o robô, não por instruções detalhadas e rígidas, mas por um sistema de aprendizado e adaptação.

Além de armazenar suas "leituras sensoriais", o sistema adapta-se a correções, em vez de simplesmente travar, como acontece com circuitos eletrônicos comuns.

Modelo que serviu de inspiração para o desenvolvimento do simulador neural, que está disponível no endereço http://code.google.com/p/edlut. [Imagem: Luque et al./IJNS]

"Além disso, ele grava os comandos motores para prever a ação ou o movimento a ser realizado pelo braço robótico," diz o pesquisador.

Em outras palavras, o robô dotado do cerebelo artificial aprende automaticamente conforme ele vai manipulando diferentes objetos.

É possível também dizer a ele "Vá daqui até lá" e ele se vira para encontrar a melhor forma de fazer isso, sem tropeçar em seus colegas.

Transplante virtual

O controle tradicional de robôs industriais exige a inserção de comandos precisos para cada movimento.

Os problemas aparecem quando um trabalhador surge repentinamente na frente do robô.

Segundo o pesquisador, a adaptabilidade a condições variáveis propiciada pelo simulador neural dá ao robô condições ideais para a interação com seres humanos trabalhando lado a lado com ele em uma fábrica.

Depois de aprender seus movimentos iniciais em um robô construído no laboratório da universidade, o cerebelo artificial agora será transplantado para um robô industrial estado-da-arte.[Fonte: Inovação Tecnológica]

Bibliografia:

From sensors to spikes: evolving receptive fields to enhance sensorimotor information in a robot-arm

Niceto R. Luque, Jesús A. Garrido, Jarno Ralli, Juanlu J. Laredo, Eduardo Ros

International Journal of Neural Systems

Vol.: Accepted: 01 June 2012

Cientistas criam primeiro robô capaz de caminhar sobre a água

Foto: Divulgação

Insetos da família Gerridae serviram de inspiração para cientistas criarem robô que se desloca sobre

O primeiro robô capaz de caminhar e pular sobre a superfície da água - como o "inseto Jesus" - foi criado por cientistas nos Estados Unidos. De acordo com os responsáveis pela criação, o desenvolvimento desse ágil microrrobô é um grande avanço para a ciência.

O robô imita as habilidades dos insetos da família Gerridae, conhecidos pela sua capacidade de se deslocarem sobre a água. A máquina poderia ser utilizada em missões de reconhecimento, como um espião, ou para monitorar a qualidade da água, mesmo em locais de difícil acesso. Uma equipe coordenada pelo cientista Qinmin Pan publicou os resultados na ACS Applied Materials & Interfaces.

Cientistas já haviam criado robôs com a capacidade de andar sobre a água, mas até então nenhum tinha conseguido também pular sobre ela, como fazem os "insetos Jesus". Fazer um robô pular para cima e para baixo é uma tarefa difícil porque a força utilizada para impelir suas "pernas" ao ar normalmente as empurra para dentro da água. Novos mecanismos e materiais possibilitaram a criação desse microrrobô - muito mais pesado que os insetos, porém igualmente capaz de caminhar e pular sobre a água a uma distância de até duas vezes seu tamanho.[Fonte: 

Biorrobô: Água-viva artificial movimenta-se com células cardíacas

Os cientistas usaram técnicas de cristalografia para mapear o alinhamento da rede de proteínas no interior de todas as células musculares do animal, e reproduziram essa rede artificialmente. [Imagem: Nawroth et al./Nature Biotechnology]

Biomecânica

Cientistas juntaram proteínas e células vivas do coração de animais a uma matriz de silicone para criar uma água-viva capaz de se movimentar.

O feito serve como uma prova de conceito da engenharia reversa de seres vivos ou, pelo menos, de músculos e formas de vida simples.

Janna Nawroth e seus colegas das universidades de Harvard e Caltech afirmam também que sua "água-viva meio viva" amplia a definição da chamada "vida artificial", ou vida sintética, um campo emergente de pesquisas, baseado sobretudo na biologia sintética.

Assim, a água-viva biomecânica é menos robótica do que sua similar apresentada há poucos meses.

Seus criadores a batizaram de Medusoide, em referência a medusa, outro nome pelo qual as águas-vivas são conhecidas.

Engenharia de tecidos

"Um dos maiores objetivos do nosso estudo era fazer avançar o campo da engenharia de tecidos," disse Nawroth, referindo-se às tentativas de reproduzir tecidos vivos em laboratório, algo que, segundo ela, tem sido feito mais como uma arte, juntando componentes que se acredita serem importantes, mas sem necessariamente entender os princípios de funcionamento do tecido como um todo.

Entender e imitar a água-viva pareceu um objetivo natural, já que a ciência acredita ser esse um dos mais antigos animais da Terra dotados de múltiplos órgãos.

Esses animais usam seus músculos para bombear água e se movimentar, de uma forma muito similar com o pulsar do músculo cardíaco.

Biorrobô

Para criar sua medusa artificial, os pesquisadores começaram com um molde de silicone, desenvolvendo um formato que lembra ligeiramente o corpo do animal, e aprimorando-o para que não vazasse muita água entre as "pétalas", o que faria o biorrobô perder impulso.

A seguir, eles aplicaram uma camada cuidadosamente projetada de proteínas, tentando reproduzir ao máximo a arquitetura muscular do animal.

Essa camada de proteínas serviu como guia para o crescimento e a organização da camada seguinte, formada por células do coração de ratos.

Segundo os pesquisadores, para obter o movimento ritmado, ou pulsante, foi necessário combinar quantitativamente a arquitetura subcelular, celular e supracelular da musculatura da água-viva com as células cardíacas.

Isso abre caminho para exploração da técnica para a construção de órgãos artificiais ou, pelo menos, para o desenvolvimento de "remendos" para tecidos do corpo humano danificados por acidentes ou doenças.

Os cientistas confessam-se insatisfeitos com a possibilidade de reproduzir apenas células e bactérias, e querem partir para criar órgãos e animais inteiros. [Imagem: Nawroth et al./Nature Biotechnology]

Seres sintéticos

O "ser sintético" foi colocado em água salgada, à qual foi aplicada uma corrente elétrica alternada - entre 0 e 5 volts - que faz com que as células cardíacas pulsem, movimentando o biorrobô.

Na verdade, as células cardíacas já pulsavam ligeiramente sem a aplicação da corrente, mas geravam um movimento que não era forte o suficiente para movimentar o biorrobô.

"Como engenheiros, ficamos muito confortáveis em construir coisas de aço, cobre e concreto," disse o Dr. Kevin Parker, coautor do estudo. "Eu vejo as células como outro tipo de substrato de construção, mas precisamos de especificações quantitativas rigorosas para mover a engenharia de tecidos para um tipo reproduzível de engenharia."

Segundo Parker, enquanto a biologia sintética e sua busca pela vida artificial está "focada na manipulação genética de células, em vez de construir uma célula só, nós queremos construir uma besta".[Fonte: Inovação Tecnológica]

Bibliografia:

A tissue-engineered jellyfish with biomimetic propulsion

Janna C Nawroth, Hyungsuk Lee, Adam W Feinberg, Crystal M Ripplinger, Megan L McCain, Anna Grosberg, John O Dabiri, Kevin Kit Parker

Nature Biotechnology

Vol.: Published online

DOI: 10.1038/nbt.2269