Lucia Beccai, especialista em robótica flexível do Instituto Italiano de Tecnologia em Gênova, teve uma ideia enquanto assistia a um documentário sobre elefantes. Ela ficou impressionada com a versatilidade de suas trombas, que podem remover delicadamente uma única folha de uma árvore e, em seguida, mover toras enormes.
Essa versatilidade estava ausente nos robôs atuais. Mas e se os pesquisadores pudessem emular a anatomia e a função da tromba de um elefante? Isso poderia revolucionar a forma como os robôs manipulam objetos, com aplicações que vão desde auxiliar nas tarefas domésticas até buscar sobreviventes em escombros.
“A tromba do elefante é realmente fascinante porque é muito ágil e sensível”, disse Beccai. “É um órgão sensorial de grande escala, sem ossos, mas extremamente versátil. Hoje, seu desempenho é incomparável na robótica.”
Essa observação se tornou a semente do PROBOSCIS, uma iniciativa de pesquisa financiada pela UE com duração de cinco anos, que reuniu biólogos, engenheiros e cientistas de materiais para decifrar a mecânica da tromba do elefante.
O objetivo era ir além das garras especializadas de hoje e criar uma mão robótica mais universal – uma que possa agarrar delicadamente uma uva ou levantar firmemente um objeto pesado, e que se adapte a uma ampla gama de formas e texturas sem grandes alterações de hardware.
Troncos: uma estrutura contínua
Atualmente, a maioria dos robôs possui um braço rígido com juntas motorizadas e uma garra na extremidade – elementos separados com limitações distintas. Esses robôs não conseguem realizar o que Beccai chama de “manipulação de corpo inteiro”: envolver todo o braço em torno de um objeto de forma contínua e fluida, diferentemente da tromba de um elefante.
O tronco é o que os biólogos chamam de hidrostato muscular, assim como um tentáculo de polvo ou a língua humana. Com mais de 100.000 músculos individuais e sem esqueleto, ele pode se estender, contrair, dobrar e torcer em qualquer direção simultaneamente, sem distinção entre braço e pinça – é uma estrutura contínua.
A tromba também é notavelmente forte, capaz de carregar cargas de quase 300 quilos. Os elefantes africanos possuem até duas pequenas protuberâncias semelhantes a dedos na ponta para tarefas mais delicadas.
Movimentos simples, resultados complexos
Para entender melhor como o tronco funciona, o professor Michel Milinkovitch, biólogo evolucionista da Universidade de Genebra, liderou uma equipe que recorreu a técnicas de produção cinematográfica.
Faixas de pontos marcadores refletivos – semelhantes aos usados em filmes de grande sucesso – rastreavam os movimentos precisos das trombas enquanto os elefantes manipulavam objetos de diferentes formatos, tamanhos e texturas em uma reserva na África do Sul. As imagens foram capturadas com câmeras de alta velocidade, revelando um sistema surpreendentemente eficiente.
“O que percebemos é que eles combinam um pequeno conjunto de comportamentos”, disse Milinkovitch. “Encurtamento de algumas seções, alongamento de outras, flexão de outras ainda, e eles combinam tudo isso para realizar a tarefa.”
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A tromba do elefante é realmente atraente porque é muito ágil. […] Hoje, seu desempenho é incomparável na robótica.
Milinkovitch considerou um movimento particularmente espetacular. Quando os elefantes estendiam a mão para trás da cabeça – geralmente para receber um petisco de um tratador – eles não apenas curvavam a tromba para trás.
Em vez disso, elas se projetavam e enrijeciam temporariamente a seção superior, criando duas "pseudoarticulações" que funcionavam como um ombro e um cotovelo, com a seção inferior balançando para trás para pegar a guloseima.
“Foi absolutamente impressionante, porque ninguém nunca tinha visto isso antes. Eles fazem isso muito rápido”, disse Milinkovitch. Isso mostrou que o tronco pode formar seções distintas separadas por juntas.
A equipe também realizou estudos anatômicos na tromba de um elefante africano macho e de um elefante asiático macho, coletadas de animais mortos em zoológicos.
músculos 3D
Para traduzir as descobertas de Milinkovitch em robótica, a equipe de Beccai concentrou-se na ponta do tronco. Eles usaram impressão 3D para integrar sensores e músculos artificiais, ou atuadores, em um único corpo sem emendas. Essas estruturas pneumáticas, semelhantes a balões, se estendem e se contraem conforme são infladas e desinfladas com ar. Variando seu tamanho e geometria, os pesquisadores podem programar movimentos específicos no sistema.
Para criar um robô flexível em forma de tronco, os pesquisadores combinaram atuadores pneumáticos com uma estrutura de treliça semelhante a uma malha, capaz de se deformar em múltiplas direções.
O dispositivo é impresso em um processo contínuo a partir da mesma resina macia, incluindo sensores ópticos que fornecem feedback ao toque e à flexão da ponta do tronco.
O material único é fundamental, disse Beccai. "Isso é realmente importante porque elimina as interfaces materiais e mecânicas entre os diferentes componentes, permitindo essa continuidade de movimento, combinada com o feedback sensorial."
O protótipo consegue alongar, comprimir e dobrar, além de realizar movimentos como pinçar, recolher e alcançar. Este design representa um passo em direção a uma garra verdadeiramente universal, capaz de manipular desde objetos macios e delicados até itens mais pesados e com formatos irregulares, com um único sistema adaptável.
O projeto de pesquisa foi concluído em abril de 2025 e, embora o braço robótico flexível permaneça, por enquanto, um protótipo de laboratório, a equipe afirma que ele já supera a maioria dos problemas de design que limitam os braços robóticos atuais.
Controle suave
Uma das principais descobertas sobre os elefantes foi sobre o controle. A tromba contém milhares de músculos, mas o elefante não controla todos eles.
Em vez disso, explicou Beccai, seus cérebros controlam um pequeno número de sinergias musculares descobertas pela equipe de Milinkovitch, colaborações coordenadas de músculos para realizar um movimento. A estrutura física do tronco cuida do resto.
Isso mostrou aos pesquisadores como tornar os robôs flexíveis funcionais viáveis fora do laboratório: projetar sistemas futuros em torno de sinergias, e não de atuadores individuais.
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Meu sonho é construir um sistema de saúde que possa ajudar, por exemplo, uma pessoa com deficiência ou idosa, levantando-a.
Beccai espera que isso reduza a complexidade e o consumo de energia, permitindo que os dispositivos sejam alimentados por bateria e mais fáceis de implantar. Ela prevê uma ampla gama de aplicações práticas, desde a colheita de frutas vermelhas – um grande desafio na robótica atual – até tarefas domésticas como separar roupas para lavar ou manusear louças delicadas.
Esses robôs têm potencial em aplicações ambientais, desde o manuseio de detritos e a triagem de resíduos até a operação em ecossistemas frágeis sem danificar plantas, solo ou vida marinha. Em operações de busca e resgate, um braço flexível poderia se espremer entre os escombros e usar o tato para ajudar a encontrar pessoas..
Mas é a robótica assistiva que mais interessa a Beccai. "Meu sonho é construir um sistema na área da saúde que possa ajudar, por exemplo, uma pessoa com deficiência ou idosa, levantando-a, mas ao mesmo tempo entregando-lhe um garfo ou uma fruta fresca", disse Beccai.
Um único robô, forte o suficiente para auxiliar em transferências, mas delicado o bastante para manusear objetos do dia a dia, poderia permitir que as pessoas vivessem com mais independência. E, ao contrário de uma máquina convencional, sua suavidade significa que ele não precisa ser intimidante.
Para Beccai, o objetivo nunca foi apenas uma garra melhor. Era um robô que parecesse natural de se conviver – forte quando necessário, gentil quando importante.
A pesquisa deste artigo foi financiada pelo Programa Horizonte da UE. As opiniões dos entrevistados não refletem necessariamente as da Comissão Europeia. Se você gostou deste artigo, considere compartilhá-lo nas redes sociais.
