Módulos lógicos pneumáticos substituem controle eletrônico de robôs

Redação do Site Inovação Tecnológica - 08/02/2024

Esquemas e protótipos dos módulos lógicos pneumáticos.
[Imagem: S. Conrad et al. - 10.1126/scirobotics.adh4060]

Computação pneumática

Você pode chamar essa inovação de um "processador pneumático" ou de um "robô inteligente e macio sem eletrônica" e não irá passar muito longe em nenhum dos casos - essencialmente se trata das duas coisas.

Stefan Conrad e colegas da Universidade de Friburgo, na Alemanha, desenvolveram módulos lógicos macios, usando apenas uma impressora 3D, e esses módulos conseguem fazer as computações necessárias para controlar o movimento de robôs maleáveis usando apenas ar-comprimido.

Os módulos permitem a comutação lógica do fluxo de ar, podendo assim imitar um sistema computacional simples no qual o controle elétrico é substituído pelo controle pneumático.

Isto permitiu, pela primeira vez, construir robôs flexíveis e livres de eletrônicos inteiramente em uma impressora 3D, usando material de impressão convencional.

"Nosso projeto possibilita que qualquer pessoa com experiência em impressão 3D produza esses módulos lógicos e os use para controlar um robô flexível sem a necessidade de equipamentos de impressão de última geração," disse Conrad. "Isso marca um passo significativo em direção a circuitos de controle pneumático completamente livres de eletrônicos, que poderão no futuro substituir componentes elétricos cada vez mais complexos em robôs leves."

Dispensador de água com funcionamento controlado pelos módulos a ar-comprimido. O esquema (esquerda) é o mesmo de um circuito lógico eletrônico, só que os componentes aqui são pneumáticos.
[Imagem: S. Conrad et al. - 10.1126/scirobotics.adh4060]

Robôs controlados com ar-comprimido

Os módulos consistem em duas câmaras pressurizadas, com um canal que passa por ambas. Ao comprimir o canal, as câmaras de expansão podem interromper o fluxo de ar e regulá-lo, como uma válvula. Ao abrir e fechar a válvula de maneira direcionada, os módulos podem executar as funções lógicas booleanas "AND", "OR" e "NOT", de maneira semelhante aos circuitos eletrônicos baseados em transistores.

Mas a diferença é enorme para o robô ou outro aparelho que será controlado: Em vez de um circuito eletrônico determinar um comportamento e então acionar atuadores para fazer o trabalho, o fluxo de ar é direcionado diretamente para os elementos de movimento do robô macio - a função desempenhada pelo módulo individual é determinada pelas câmaras nas quais a pressão do ar é aplicada.

Dependendo do material selecionado para ser usado na impressora 3D, os módulos podem operar com pressões entre 80 e mais de 750 quilopascais. Em comparação com outros sistemas pneumáticos, eles têm um tempo de resposta rápido, de cerca de 100 milissegundos.

"As aplicações potenciais destes módulos são enormes. Desenvolvemos um andador robótico flexível impresso em 3D que é controlado por um circuito integrado usando pressão de ar. A flexibilidade dos módulos lógicos é demonstrada pelo fato de que este andador pode suportar até a carga de um carro passando por cima dele," contou o professor Falk Tauber. "Como exemplo de sistemas de controle mais complexos, também desenvolvemos um dispensador de bebidas sem eletrônicos."

• Este robô não precisa de qualquer eletrônico para andar

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