Robô TARS3D replica locomoção de “Interestelar” ao combinar caminhada e rolagem com inteligência artificial

Um conceito que até recentemente fazia parte apenas da ficção científica ganhou materialidade em laboratório. O TARS3D, robô projetado pelos engenheiros Aditya Sripada e Abhishek Warrier, assume na vida real a forma incomum vista no filme “Interestelar” — quatro colunas articuladas capazes de se alternar entre passos firmes e um movimento de rolagem sem aro. O dispositivo, ainda em fase inicial e com limitações práticas, já demonstra duas modalidades de locomoção distintas e foi finalista do prêmio Mike Stilman na 24ª edição da conferência IEEE RAS Humanoids, realizada em Seul.

Quem são os criadores e qual o contexto do projeto

O TARS3D nasceu da iniciativa pessoal de Aditya Sripada, engenheiro sênior de robótica na Nimble.ai, e de seu colaborador de longa data, o também engenheiro Abhishek Warrier. Sripada iniciou a construção em novembro de 2022 sem apoio institucional, financiamento externo ou espaço especializado, dedicando noites e fins de semana à prototipagem. Segundo ele, o processo reconectou a dupla à satisfação de “simplesmente construir robôs”, um sentimento marcado por ciclos de tentativa, erro, paciência e êxito silencioso a cada avanço funcional.

O resultado preliminar, detalhado no artigo “Walking, Rolling, and Beyond: First-Principles and RL Locomotion on a TARS-Inspired Robot”, destacou-se em um dos eventos mais relevantes da robótica humanoide, o que reforça a importância científica da proposta mesmo antes de versões comerciais ou de campo.

Como o design mecânico viabiliza dois modos de locomoção

A arquitetura mecânica do TARS3D baseia-se em quatro pilares telescópicos, cada um dotado de articulação independente. Em visão lateral, dois pilares giram para a frente e os outros dois para trás, formando um “X” que fornece estabilidade e distribuição de peso durante a marcha. Nas extremidades superior e inferior de cada coluna há pads curvos. Esses pads funcionam como pés quando o robô está caminhando; porém, ao mudar para o modo de rolagem, revelam outra função: estendem-se e se alinham de forma a compor uma estrutura semelhante a uma roda de oito raios sem aro.

Esse mecanismo transforma a morfologia de um andarilho quadrúpede para o de um veículo que gira em torno do próprio eixo, sem trocar componentes ou adicionar acessórios. A transição entre os dois estados acontece apenas pelo acionamento das articulações pré-existentes, explorando a versatilidade de cada grau de liberdade.

Por que é considerado o primeiro robô a andar e rolar no mesmo corpo inspirado em TARS

Embora outros grupos já tenham se inspirado na figura retangular de TARS para protótipos experimentais, Sripada e Warrier afirmam que nenhum havia alcançado a combinação simultânea de caminhada e rolagem. Esse marco importa porque amplia o espectro de ambientes que o robô pode enfrentar. A locomoção por passos tende a ser mais eficiente em pisos irregulares ou com degraus, enquanto as rodas oferecem maior velocidade e menor consumo energético em superfícies regulares.

A soma das duas habilidades em um mesmo chassi — ainda que em escala reduzida — abre caminho para veículos robóticos multimodais capazes de alternar comportamento de acordo com o terreno, mantendo simplicidade estrutural.

Detalhes do sistema de controle e da inteligência embarcada

Para comandar as colunas telescópicas, o TARS3D dispõe de sete graus de liberdade: três articulações rotatórias e quatro prismáticas. Esse número relativamente enxuto de atuadores torna o problema de controle mais manejável, mas exige soluções criativas para explorar todo o potencial cinemático. Os pesquisadores recorreram a deep reinforcement learning (DRL) associado a técnicas de otimização.

Primeiro, criaram simulações virtuais de alta fidelidade em que os algoritmos de DRL buscavam políticas de movimento que maximizassem critérios como estabilidade, progressão e economia de energia. Com os parâmetros corretos — os chamados priors —, as políticas aprendidas reproduziram padrões de locomoção já descritos por métodos analíticos. No entanto, o processo também gerou comportamentos inovadores, não previamente previstos, ampliando a gama de trajetórias possíveis para o robô.

Esse resultado reforça a proposta do artigo de que técnicas baseadas em aprendizado podem descobrir soluções locomotoras menos intuitivas quando comparadas a abordagens exclusivamente matemáticas, principalmente em morfologias “biotranscendentes”, termo usado pelos autores para designar formas que não imitam seres vivos.

Dimensões, peso e limitações da versão atual

A primeira iteração do TARS3D mede aproximadamente 25 centímetros de altura e pesa cerca de 990 gramas, com todas as peças produzidas em impressão 3D. O tamanho reduzido facilita testes em bancada, mas impõe restrições quanto à resistência estrutural e capacidade de carga.

Outro ponto crítico é a alimentação por cabo, necessária tanto para fornecer energia quanto para transmitir dados em tempo real. A dependência de um fio limita a autonomia e impede deslocamentos em cenários amplos. Os engenheiros reconhecem essa barreira e planejam versões sem cabos em próximas fases do trabalho.

Por que adotar uma forma não antropomórfica

No artigo técnico, Sripada e Warrier argumentam que muitos robôs priorizam a biomimética — imitar organismos vivos —, mas que ambientes construídos pelo ser humano não exigem necessariamente formatos humanoides ou animais. Ao adotar um corpo em colunas reconfiguráveis, o TARS3D se libera das limitações impostas pela anatomia biológica e explora geometrias mais adequadas a certas tarefas, como atravessar passagens estreitas ou mudar rapidamente de estilo de locomoção.

A escolha comprova que a inspiração em personagens de ficção pode resultar em soluções aplicáveis na prática, desde que aliada a estudos de cinemática, materiais leves e algoritmos avançados de controle.

Etapas futuras previstas pelos pesquisadores

Mesmo com restrições de tamanho e cabo, a equipe pretende testar o robô em diferentes tipos de terreno para avaliar desempenho fora de superfícies planas de laboratório. Esses testes deverão incluir pisos irregulares e degraus, explorando o modo pedestre; além de trechos mais lisos, onde a rolagem pode demonstrar eficiência.

Outro objetivo é migrar da alimentação por fio para um sistema totalmente autônomo. Isso exigirá fonte de energia embarcada, eletrônica de potência compacta e comunicação sem fio, etapas que podem aumentar peso e complexidade, mas também oferecer liberdade de movimento necessária para missões de inspeção ou busca em ambientes confinados.

Significado do reconhecimento na conferência IEEE RAS Humanoids

Ser finalista ao prêmio Mike Stilman destaca a relevância da proposta mesmo em comparação com projetos desenvolvidos em grandes laboratórios. A conferência reúne anualmente especialistas em robótica humanoide, locomotoras e multimodais, servindo de vitrine para inovações que podem influenciar aplicações industriais, de resgate ou exploração espacial.

O TARS3D, apesar de compacto e ainda longe de aplicações comerciais, demonstra que iniciativas autônomas, conduzidas fora de instituições tradicionais, podem gerar contribuições originais e competitivas. A avaliação de pares, essencial em eventos acadêmicos, legitima o mérito científico do trabalho e incentiva futuros aprimoramentos.

Perspectivas para robótica multimodal inspirada em ficção

A capacidade de alternar entre caminhada e rolagem coloca o TARS3D em uma categoria emergente na robótica: a dos sistemas multimodais híbridos. Essas máquinas buscam unir os pontos fortes de diferentes métodos de locomoção para superar limitações de cada um deles quando usados isoladamente. O protótipo confirma que, mesmo com número reduzido de atuadores, é possível alcançar essa versatilidade, desde que haja integração harmoniosa entre mecânica e algoritmos de controle.

No futuro, avanços em densidade energética, impressão 3D de alta resistência e aprendizado de máquina podem levar versões maiores e mais robustas do conceito a tarefas externas, como inspeção de infraestrutura, logística em ambientes industriais e, eventualmente, missões fora da Terra — um cenário que aproxima ainda mais a ficção científica da realidade tecnológica.