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Desde que o termo "robótica leve" foi adotado em 2008, os engenheiros da área vêm construindo diversas representações de máquinas flexíveis úteis na exploração, locomoção, reabilitação e até mesmo no espaço. Uma fonte de inspiração: a maneira como os animais se movem na natureza. Uma equipe de pesquisadores do MIT deu um passo adiante, desenvolvendo o SoftZoo, uma plataforma bioinspirada que permite aos engenheiros estudar o co-design de robôs macios. A estrutura otimiza algoritmos que consistem em design, que determina a aparência do robô; e controle, ou o sistema que permite o movimento robótico, melhorando a forma como os usuários geram contornos automaticamente para máquinas em potencial.Caminhando no lado selvagem, a plataforma apresenta modelos 3D de animais como ursos panda, peixes, tubarões e lagartas como projetos que podem simular tarefas de robótica leve, como locomoção, giro ágil e seguimento de caminho em diferentes ambientes. Seja na neve, no deserto, na argila ou na água, a plataforma demonstra as compensações de desempenho de vários projetos em diferentes terrenos.

“Nossa estrutura pode ajudar os usuários a encontrar a melhor configuração para a forma de um robô, permitindo que eles projetem algoritmos de robótica leve que podem fazer muitas coisas diferentes”, diz o estudante de doutorado do MIT Tsun-Hsuan Wang, afiliado do Laboratório de Ciência da Computação e Inteligência Artificial ( CSAIL) que é o pesquisador principal do projeto. "Em essência, isso nos ajuda a entender as melhores estratégias para os robôs interagirem com seus ambientes."

O SoftZoo é mais abrangente do que plataformas similares, que já simulam projeto e controle, pois modela movimentos que reagem às características físicas de diversos biomas. A versatilidade da estrutura vem de um mecanismo multifísico diferenciável, que permite a simulação de vários aspectos de um sistema físico ao mesmo tempo, como uma foca bebê girando no gelo ou uma lagarta avançando lentamente em um ambiente pantanoso. A diferenciabilidade do mecanismo otimiza o co-projeto, reduzindo o número de simulações muitas vezes caras necessárias para resolver problemas de controle e projeto computacional. Como resultado, os usuários podem projetar e mover robôs flexíveis com algoritmos especificados mais sofisticados.

A capacidade do sistema de simular interações com diferentes terrenos ilustra a importância da morfologia, um ramo da biologia que estuda as formas, tamanhos e formas de diferentes organismos. Dependendo do ambiente, algumas estruturas biológicas são mais otimizadas do que outras, como comparar projetos de máquinas que realizam tarefas semelhantes.

Esses contornos biológicos podem inspirar uma vida artificial mais especializada e específica do terreno. “A geometria suavemente ondulada de uma água-viva permite que ela viaje com eficiência por grandes massas de água, inspirando pesquisadores a desenvolver novas raças de robôs macios e abrindo possibilidades ilimitadas do que as criaturas artificiais cultivadas inteiramente in silico podem ser capazes”, diz Wang. "Além disso, as libélulas podem realizar manobras muito ágeis que outras criaturas voadoras não podem realizar porque possuem estruturas especiais em suas asas que mudam seu centro de massa quando voam. Nossa plataforma otimiza a locomoção da mesma forma que uma libélula é naturalmente mais hábil em trabalhar através de seu arredores."

Anteriormente, os robôs lutavam para navegar em ambientes desordenados porque seus corpos não eram compatíveis com o ambiente. Com o SoftZoo, porém, os designers poderiam desenvolver o cérebro e o corpo do robô simultaneamente, co-otimizando as máquinas terrestres e aquáticas para serem mais conscientes e especializadas. Com maior inteligência comportamental e morfológica, os robôs seriam mais úteis para completar missões de resgate e conduzir explorações. Se uma pessoa desaparecesse durante uma enchente, por exemplo, o robô poderia atravessar as águas com mais eficiência porque foi otimizado usando métodos demonstrados na plataforma SotftZoo.