Robô genético é gerado inteiramente por computador

Redação do Site Inovação Tecnológica - 30/11/2010

Uma das grandes vantagens do algoritmo genético é que ele às vezes 'cospe' variações surpreendentes - mutações - que não necessariamente teriam ocorrido ao projetista.
[Imagem: Fraunhofer]

Algoritmo genético

Engenheiros do Instituto Fraunhofer, na Alemanha, projetaram um robô móvel inteiramente por computador, sem nenhum pitaco de um projetista humano.

O robô foi criado por um programa de computador que implementa os chamados algoritmos genéticos, técnicas de solução de problemas inspiradas em conceitos da biologia evolutiva, como hereditariedade e seleção natural.

A partir de uma solução criada aleatoriamente, o programa vai criando "gerações" da estrutura do robô. A cada geração, os "indivíduos" são avaliados em termos dos objetivos que se quer atingir. Aqueles "mais aptos" são selecionados e o programa prossegue, até que a solução final seja encontrada.

No final, as geometrias do robô são exportadas diretamente para um arquivo CAD. As diversas peças são fabricadas por máquinas automatizadas, em um processo conhecido como manufatura aditiva, ou prototipagem rápida.

Robô genético

Modelar os movimentos de um robô, ou torná-lo capaz de agarrar determinados objetos, é uma tarefa complicada e demorada. Deixar um programa rodando e depois ir buscar seu "robô genético" já pronto parece uma alternativa muito mais atraente.

O robô genético é formado por um conjunto de tubos, unidos por juntas articuladas esféricas, que podem assumir diferentes formatos, dependendo da tarefa a ser executada.

O princípio é o mesmo já usado pela NASA para projetar um robô que muda de formato para explorar Marte.

A grande diferença é que o robô pode ser projetado muito mais facilmente e provavelmente alcançará uma eficiência muito maior. "A única informação a ser fornecida é: 'Mova-se para frente da maneira mais eficiente possível, sobre uma superfície plana'," explica o Dr. Andreas Fischer, coordenador do projeto.

O programa então seleciona os elementos móveis necessários para que o robô genético possa avançar ao longo desta superfície, determinando a forma e a dimensão dos tubos e a posição dos pés, das juntas e dos atuadores (motores).

Como se baseia em conceitos da biologia evolutiva, o programa gera "populações de soluções" - o projetista então poderá escolher aquela que melhor resolva o problema específico no qual ele está trabalhando.

"Outra vantagem é que o algoritmo às vezes 'cospe' variações surpreendentes - 'mutações' - que não necessariamente teriam ocorrido ao projetista," explica Fischer.

Engine de física

A base do sistema é um engine de Física, no qual estão implementadas as influências ambientais mais importantes, como a gravidade e a fricção encontrada em determinada superfície.

É possível também projetar robôs para andar em superfícies irregulares, subir escadas e até nadar - basta simular as "influências ambientais" cabíveis a cada situação.

O gerador genético de robôs também pode ser aplicado para projetar subcomponentes, tais como mãos robóticas ou sistemas de garras para robôs industriais.

A solução gerada pelo programa genético cobre todos os aspectos da estrutura mecânica móvel.

Contudo, obviamente o robô não sairá da máquina de prototipagem pronto para andar. Para isso será necessário acrescentar a parte mecatrônica - a interconexão entre mecânica, eletrônica e o programa necessário para coordenar tudo.