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GIA - Grupo Integrado de Aquicultura e Estudos Ambientais
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Modelos físicos biomiméticos e bioinspirados “peixe robô”

21/10/2021
in Divulgação Científica
0

Ana Paula da Silva Bertão

1 - O que são?

Modelos físicos baseados na natureza, eles são conhecidos como bioinspirados/biomiméticos. Estes modelos são ferramentas importantes na investigação de diversos ambientes, com o intuito aplicá-los em diferentes áreas tecnológicas e científicas (Neveln et al. 2013). “A natureza levou milhões de anos para aprimorar os seus próprios mecanismos”, então por que não utilizarmos na ciência para melhorar as tecnologias? Podemos citar alguns exemplos de modelos bioinspirados:

 

A madrepérola, possui 95% de sua estrutura formada por aragonita, um mineral de carbonato de cálcio duro e 5% de moléculas orgânicas (sistemas baseados para produção de próteses e cerâmicas).

 

A planta carrapicho utiliza pequenos ganhos para disseminar suas sementes (sistemas baseados para a produção do velcro).

Ahlborn et al. (1991) desenvolveu um modelo físico da cauda de um peixe para examinar a estrutura vertical de peixes ordem carangiformes (Ahlborn et al. 1991). Os resultados apontaram que as características natatórias deixadas pelo modelo físico correspondeu aos movimento natatório realizados pelos peixes, resultando em dados satisfatórios sobre a eficiência do movimento natatório do robô (Triantafyllou and Triantafyllou 1995).

O peixe robótico foi projetado para ser bio-mimético, ou seja, ele nadaria de forma semelhante a natação realizada por um peixe. Em termos práticos, estes peixes robôs seriam utilizados em sistemas de produção para realizar o monitoramento da qualidade da água assim como em outras aplicações. Isso garantiria que menos estresses para os peixes reais, resultando em níveis de estresses menores, quando associados a sondas de monitoramento da qualidade da água ou objetos estranhos dento do ambiente aquático natural normalmente habitado pelos peixes. O peixe robótico também é sofisticado o suficiente para alterar dinamicamente a natação em diferentes condições hidráulicas. A sua “espinha dorsal” foi construída com policarbonato de 1 mm de espessura, além de possuir uma pele à base de látex (estes detalhes foram pensados para se aproximar ao máximo do real) (Elege et al. 2017) (Figura 1).

Figura 1 Ilustração de um peixe robô flexível capaz de superar essa velocidade recorde usando um movimento fluente em forma de S para nadar, semelhante a como um peixe bate suas nadadeiras e cauda.

1.1 Aplicações da robótica em monitoramento em ambientes aquáticos

Existem diversas aplicações dos peixes robôs em diversas áreas (monitoramento da biodiversidade em florestas, ambientes aquáticos e aéreos), algumas delas podem ser utilizadas na aquicultura. Como por exemplo, em alimentação com arraçoamento sob demanda em sistemas de criação de peixes. Sensores acoplados ao peixe robô podem monitorar as condições ambientais, incluindo níveis de oxigênio, amônia, temperatura da água e pH (Maindalkar and Ansari 2015). (Figura 2). Essas informações são enviadas a dispositivos moveis ou desktops que determinaria o período e a quantidade de ração introduzido nos sistemas para os peixes e, em seguida, enviaria o comando a um distribuidor automático de ração. Esses peixes robôs além de realizarem o monitoramento em tempo real das condições de qualidade de água, também sinalizam, quando encontram regiões com baixa qualidade.

Figura 2 Ghost Swimmer é um robô em forma de peixe, atualmente usado pela Marinha, dos Estados Unidos para monitoramento aquático.

Bibliografia

Ahlborn B, Harper DG, Blake RW, Ahlborn D, Cam M (1991) Fish without footprints Journal of Theoretical Biology 148:521-533

Elege N, Solapurkar S, Joordens M Eye sensor for swarm robotic fish. In: 2017 12th System of Systems Engineering Conference (SoSE), 2017. IEEE, pp 1-6

Maindalkar AA, Ansari SM (2015) Design of Robotic Fish for Aquatic Environment Monitoring International Journal of Computer Applications 117

Neveln ID, Bai Y, Snyder JB, Solberg JR, Curet OM, Lynch KM, MacIver MA (2013) Biomimetic and bio-inspired robotics in electric fish research Journal of experimental Biology 216:2501-2514

Triantafyllou MS, Triantafyllou GS (1995) An efficient swimming machine Scientific american 272:64-70

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