Por Lucas Danrley Cajé de Souza

Atualmente a robótica é uma das áreas que avança mais rapidamente e com aplicações diversas nos mais variados campos da ciência. Reunindo mecânica, eletrônica e computação, os sistemas robóticos automatizam tarefas que muitas vezes podem ser difíceis, arriscadas e que levariam muito tempo para serem realizadas por seres humanos, por exemplo os processos industriais de soldagem, desarmes de bombas, processos medicinais, mapeamento de regiões, entre várias outras. Além disso, eles podem proporcionar uma considerável redução de custo, dependendo de onde estejam sendo aplicados.

Para sua utilização, é necessário que o comportamento programado seja executado corretamente, caso contrário, as consequências podem ser negativas. Todavia, agregar um comportamento específico a um robô muitas vezes pode ser uma tarefa bastante complicada.

Foi com essa perspectiva que, em 1984, Valentino Braitenberg, neurocientista e ciberneticista italiano, ao observar as reações de alguns animais a determinados estímulos, apresentou em seu livro intitulado Vehicles: Experiments in Synthetic Psychology uma maneira de atribuir a veículos hipotéticos comportamentos complexos apenas mudando a disposição dos seus sensores e atuadores e atribuindo o estímulo correto, de modo que os robôs conseguissem reagir a ele.

Comportamentos que simulam sentimentos como amor, ódio, agressividade e medo podem ser simulados, agregados e obtidos.

O tipo de veículo mostrado na Figura 1 é o mais simples que existe, conhecido como V1, no qual o sensor está ligado diretamente ao atuador, sendo assim, quanto maior a intensidade do estímulo medido pelo sensor (ou seja, quanto mais perto o sensor estiver da fonte), maior será a sua velocidade em busca da fonte. Há ainda a possibilidade dessa ligação ser feita ao contrário e o robô fugir da fonte. Podemos citar como exemplo de estímulos à luz, calor, movimentação, entre outras.

Já na Figura 2, são representados dois comportamentos distintos para os veículos conhecidos como V2. O V2a apresenta um comportamento de medo, que depende também da distância entre os sensores. O V2b tem um comportamento de agressividade e vai de encontro à fonte com uma velocidade cada vez mais forte, isso acontece devido às ligações cruzadas.

Os veículos do tipo V3 possuem a mesma estrutura e organização que os do tipo V2, porém, o comportamento é inverso para a respectiva estrutura. No V3a, embora a organização seja a mesma, quanto mais excitados forem os sensores, menor sua velocidade, aparentando um comportamento de amor, cuja principal característica é o fato do robô se aproximar da fonte e ali permanecer. No V3b, o comportamento se caracteriza como exploratório, visto que ele tende a permanecer perto da fonte, mas depois percorre o ambiente.

Esses comportamentos passam a ideia de uma estrutura viva para um observador que não sabe o funcionamento interno do robô (RAIZER, 2009). É a partir dessas estruturas simples, fazendo uso dessa ideia e utilizando estímulos específicos, que se pode facilitar e promover aplicações incríveis, como na simulação de comportamento de insetos e na nanorobótica.

Aplicar comportamento de insetos a robôs parece uma tarefa difícil, porém, com as ideias apresentadas por Braitenberg, ela pode se tornar fácil, basta que nós entendamos como o inseto age. Por exemplo, um tipo de inseto que emite uma luz no escuro e omite quando há luz ambiente com o intuito de se esconder, pode ser facilmente simulado se for utilizado um sensor para a detecção da luz ambiente.

Comportamento de barata seria outro exemplo de aplicação das mesmas ideias. As baratas são animais que tendem a fugir dos humanos, principalmente em ambientes claros. Sendo assim, basta fazer com que o estímulo seja a presença de algo e luz, de modo que o robô possa se mover de maneira a fugir do ambiente. Um fato a ser considerado é que robôs com esse comportamento devem possuir as mesmas dimensões dos animais, tarefa um pouco difícil. Porém, já existe um hardware de tamanho bem reduzido composto de alguns sensores e atuadores que pode ser facilmente programado.

O robô Ringo, ou inseto robô, é um exemplo de estrutura criada com base no Arduino UNO e contém uma bateria recarregável do tamanho de uma moeda. Ele possui também um acelerômetro, um giroscópio, três sensores de luz ambiente, LEDs, um sensor de linha e de bordas. Para programá-lo basta conectar à placa programadora e utilizar a IDE do Arduino.

Uma outra aplicação extremamente importante utilizando o comportamento de baratas foi desenvolvida na Rússia. Segundo o site Extra (2015), a barata robô foi desenvolvida com o intuito de encontrar sobreviventes entre escombros após um terremoto. Sua função é encontrar vida, fazer imagens e enviar um sinal, possuindo 20 minutos de autonomia de movimentos. A previsão é que em breve ela tenha 3 horas de funcionamento.

No que diz respeito à nanorobótica , a maior dificuldade enfrentada é conseguir criar e controlar esses robôs de tamanhos tão minúsculos, visto que para esse tipo de organização qualquer interação atômica com outras substâncias pode mudar seu comportamento. Atualmente, essa área contém intensas pesquisas e acredita-se que em alguns anos essas ideias saiam da ficção e passem a ser realizadas devido ao avanço da nanotecnologia e nanossistemas.

Considerando essas ideias, controlar nanorobôs pode se tornar fácil por meio dos princípios citados por Braitenberg. Um conjunto de nanorobôs que podem reagir a um único estímulo de maneira igual proporciona diversas aplicações. As utilidades desses princípios na área medicinal são imensas e extremamente benéficas, como:

• Combate de infecções, destruindo vírus e bactérias;
• Desobstrução de artérias;
• Destruição de células cancerígenas;
• Liberação de medicamentos;
• Alteração de código genético dentro das células para impedir doenças.

Com o uso de Nanorobôs espalhados por todo o nosso corpo, com diferentes especialidades, o sistema imunológico humano seria muito mais forte.

Por último, podemos citar uma aplicação um pouco diferente das demais: Klaus Raizer (2009) descreve em seu artigo a utilização desse tipo de veículo para solucionar um problema específico, como a captação de gás em uma sala. A sala é fechada com uma fonte de gás no centro. Como se sabe, o gás não se distribui de maneira uniforme pela sala, podendo manter-se mais concentrado em determinadas regiões. Com essa ideia, foi utilizado um veículo do tipo V3a, que possui um comportamento amoroso, ou seja, vai em direção à fonte e ali fica. Nesse caso, vai em direção à fonte de gás e fica de maneira a captar o gás do ambiente. As figuras abaixo mostram o ambiente e o robô utilizado.

Como resultados da experiência, o robô percorre a sala até encontrar a fonte de gás, como pode ser visto na Figura 7. Outros tipos de veículos podem ser testados e utilizados em aplicações como essa, dependendo do comportamento que se deseja.

Conhecendo as ideias apresentadas por Valentino Braitenberg, podemos perceber a gama de aplicações dessas de maneira que possam resolver problemas no nosso dia a dia. Como visto, o comportamento de insetos pode ser de grande utilidade, bem como o uso de nanorobôs, tecnologia ainda em desenvolvimento e pesquisa, mas que possui um grande potencial de aplicações e que com certeza irão fazer usos dessas ideias.

Pode-se notar também que, para conseguir reproduzir e controlar comportamentos complexos basta sabermos o estímulo específico que deve ser dado para que um robô, reaja a ele e obtenha uma atuação desejada na aplicação, tornando a resolução do problema simples, como é o caso da experiência anterior.

Referências: 

Barata-robô é a última novidade da biotecnologia. Disponível em: http://exame.abril.com.br/tecnologia/noticias/barata-robo-e-a-ultima-novidade-da-biotecnologia. Acesso em 24 de setembro de 2016.

Braitenberg Vehicles: Revisão e Aplicações. Klaus Raizer. Disponível em: http://www.dca.fee.unicamp.br/~gudwin/courses/IA889/2009/IA889-05.pdf. Acesso em 24 de setembro de 2016.

DOLNIAK, Lukáš. Nonorobots: State of the Art and Expectations. Faculdade de Informática da Masaryk University. República Tcheca. 2013.

Robótica: Nanorobótica. J. A. M. Felippe de Souza. Disponível em: http://webx.ubi.pt/~felippe/texts5/robotica_cap10.pdf. Acesso em 25 de setembro de 2016.

Simple robots, complex behaviors: A control systems perspective on Braitenberg Vehicles. Brian Douglas. Disponível em: http://robohub.org/simple-robots-complex-behaviors-a-control-systems-perspective-on-braitenberg-vehicles/. Acesso em 24 de setembro de 2016.