Engenheiros da Universidade da Califórnia, em Riverside (UCR), descobriram informações importantes sobre como as arraias nadam, revelando que seus movimentos ondulantes não são apenas para exibição – eles são uma adaptação refinada para manter a estabilidade em ambientes subaquáticos desafiadores. Uma barbatana robótica personalizada, projetada para imitar a locomoção dos raios, foi testada em túneis de água controlados, levando à descoberta surpreendente de que os raios próximos ao fundo do mar neutralizam ativamente as forças descendentes, inclinando sutilmente suas nadadeiras para cima.
A evolução da locomoção dos raios
As arraias exibem estilos de natação distintos dependendo de seu habitat. Enquanto as raias pelágicas (de oceano aberto) deslizam com movimentos agitados, as raias bentônicas (que vivem no fundo) utilizam uma ondulação semelhante a uma onda que se alinha com as correntes do fundo do mar. Este estilo ondulado é notavelmente eficiente, reciclando a energia da água para reduzir o arrasto. Os investigadores suspeitaram que esta divergência era uma resposta evolutiva à física de diferentes ambientes, uma teoria que se propuseram a provar.
O experimento da barbatana robótica
Para testar a sua hipótese, a equipa da UCR criou uma barbatana robótica de silicone com 9,5 milímetros de espessura e submergiu-a num túnel de água especializado que simula o fluxo oceânico. A intenção era observar como a sustentação afetava a nadadeira em profundidades variadas. Inesperadamente, a barbatana sofreu um puxão para baixo perto do fundo do mar – o oposto do que foi previsto.
Ao ajustar o ângulo da barbatana, eles descobriram que incliná-la para cima apenas alguns graus neutralizava a sustentação negativa. Isto sugere que as arraias naturais nadam instintivamente com um ligeiro ângulo de barbatana para cima, permitindo-lhes superar a pressão que as empurra em direção ao fundo do mar. O movimento ondulatório também proporcionou consistentemente maior distância do fundo do mar do que o movimento oscilante, reforçando a sua eficácia em ambientes bênticos.
Implicações para a robótica e muito mais
Essas descobertas têm implicações significativas para o projeto de veículos subaquáticos. Os princípios por trás da natação das arraias poderiam inspirar robôs mais eficientes em termos energéticos e mais furtivos. Os pesquisadores já estão explorando essas possibilidades, com trabalhos anteriores incluindo robôs biohíbridos e baseados em tecidos alimentados por células cardíacas, eletrodos ou até mesmo músculos de ratos. O objetivo final é criar veículos submersíveis que imitem a eficiência natural e a operação silenciosa de um raio.
“A natureza parece já ter resolvido o problema”, afirmou Yuanhang Zhu, engenheiro mecânico da UCR. Isto enfatiza a relevância duradoura dos sistemas biológicos como modelos para tecnologias futuras.
O estudo destaca como a evolução otimiza soluções para desafios físicos e como a compreensão dessas soluções pode impulsionar a inovação em robótica e engenharia subaquática.
