Demonstração da pinça robótica feita com cauda de lagostim. 2025 CRIAR Lab EPFL CC BY SA.
Por Célia Luterbacher
Embora muitos roboticistas hoje recorram à natureza para inspirar seus projetos, mesmo robôs bioinspirados geralmente são fabricados a partir de materiais não biológicos como metallic, plástico e compósitos. Mas um novo manipulador robótico experimental do Laboratório de Design e Fabricação de Robôs Computacionais (CRIAR Lab) da Escola de Engenharia da EPFL vira essa tendência de cabeça para baixo: sua principal característica é um par de exoesqueletos de abdômen de lagostim.
Embora possa parecer incomum, a chefe do CREATE Lab, Josie Hughes, explica que a combinação de elementos biológicos com componentes sintéticos tem um potencial significativo não apenas para melhorar a robótica, mas também para apoiar sistemas tecnológicos sustentáveis.
“Os exoesqueletos combinam conchas mineralizadas com membranas articulares, proporcionando um equilíbrio entre rigidez e flexibilidade que permite que seus segmentos se movam de forma independente. Esses recursos permitem movimentos rápidos e de alto torque dos crustáceos na água, mas também podem ser muito úteis para a robótica. E ao reaproveitar os resíduos alimentares, propomos um processo de design cíclico sustentável no qual os materiais podem ser reciclados e adaptados para novas tarefas.”
Num artigo publicado em Ciência AvançadaHughes e sua equipe demonstram três aplicações robóticas, aumentando os exoesqueletos de lagostins, que já haviam sido colhidos e processados para a indústria alimentícia, com o controle preciso e a longevidade de componentes sintéticos: um manipulador que pode manusear objetos pesando até 500g, pinças que podem dobrar e agarrar vários objetos, e um robô nadador.
Projetar, operar, reciclar, repetir
Para o seu estudo, o Laboratório CREATE decidiu reunir a robustez estrutural e a flexibilidade dos exoesqueletos dos lagostins com o controle preciso e a longevidade dos componentes sintéticos.
Eles conseguiram isso incorporando um elastômero dentro do exoesqueleto para controlar cada um de seus segmentos e depois montando-o em uma base motorizada para modular sua resposta de rigidez (extensão e flexão). Finalmente, a equipe cobriu o exoesqueleto com um revestimento de silicone para reforçá-lo e prolongar sua vida útil.
Quando montado na base motorizada, o dispositivo pode ser usado para mover um objeto pesando até 500 g para uma zona alvo. Quando montados como um par de preensão, dois exoesqueletos podem agarrar com sucesso uma variedade de objetos que variam em tamanho e formato, desde um marcador até um tomate. O sistema robótico pode até ser usado para impulsionar um robô nadador com duas “barbatanas” exoesqueléticas a velocidades de até 11 centímetros por segundo.
Após o uso, o exoesqueleto e sua base robótica podem ser separados e a maioria dos componentes sintéticos podem ser reutilizados. “Até onde sabemos, somos os primeiros a propor uma prova de conceito para integrar o desperdício de alimentos em um sistema robótico que combina design sustentável com reutilização e reciclagem”, diz o pesquisador e primeiro autor do CREATE Lab, Sareum Kim.
Uma limitação da abordagem reside na variação pure das estruturas biológicas; por exemplo, o formato único de cada cauda de lagostim significa que a pinça de dois “dedos” se dobra de maneira ligeiramente diferente em cada lado. Os pesquisadores dizem que este desafio exigirá o desenvolvimento de mecanismos de aumento sintético mais avançados, como controladores sintonizáveis. Com essas melhorias, a equipe vê potencial para futuros sistemas integrando elementos estruturais bioderivados, por exemplo, em implantes biomédicos ou plataformas de monitoramento de biossistemas.
“Embora a natureza não forneça necessariamente a forma ultimate, ela ainda supera muitos sistemas artificiais e oferece informações valiosas para projetar máquinas funcionais baseadas em princípios elegantes”, resume Hughes.
Leia a obra na íntegra
Matéria morta, máquinas vivas: reaproveitando o exoesqueleto do abdômen dos crustáceos para robôs bio-híbridosS. Kim, K. Gilday e J. Hughes, Adv. Ciência. (2025).
EPFL
(École polytechnique fédérale de Lausanne) é um instituto de pesquisa e universidade em Lausanne, Suíça, especializado em ciências naturais e engenharia.
EPFL (École polytechnique fédérale de Lausanne) é um instituto de pesquisa e universidade em Lausanne, Suíça, especializado em ciências naturais e engenharia.