Robôs macios passam rapidamente de andarilhos para nadadores

Redação do Site Inovação Tecnológica - 21/03/2023

A transição entre os dois modos de locomoção é rápida e suave.
[Imagem: Carnegie Mellon University]

Robôs metamórficos

A maioria dos animais pode fazer a transição rápida de caminhar para pular, rastejar e nadar, se necessário.

Alguns robôs até conseguem fazer isto, mas à custa de reconfigurações ou grandes ajustes.

Engenheiros do Laboratório de Matéria Morfológica, na Universidade Carnegie Mellon, estão trabalhando para mudar isso.

Eles criaram robôs macios que podem mudar perfeitamente de andar para nadar, por exemplo, ou de rastejar para rolar.

"Nós estamos nos inspirando na natureza para desenvolver um robô que pode realizar diferentes tarefas e se adaptar ao seu ambiente sem adicionar atuadores ou complexidade," disse o professor Dinesh Patel. "Nosso atuador biestável é simples, estável e durável, e estabelece as bases para trabalhos futuros em robótica macia reconfigurável e dinâmica."

O atuador biestável é feito de borracha macia impressa em 3D, contendo molas de liga com memória de forma. Quando uma corrente elétrica é aplicada a essas ligas, elas se contraem, o que faz com que o atuador se dobre. Esse movimento biestável - estendido/contraído - permite alterar a forma do atuador ou do robô inteiro. Uma vez que o robô muda de forma, ele fica estável até que outra carga elétrica o transforme de volta à sua configuração anterior.

Esquema dos atuadores biestáveis.
[Imagem: Dinesh K. Patel et al. - 10.1002/admt202201259]

Atuadores

Um dos robôs que a equipe criou tem quatro atuadores curvos presos aos cantos de um corpo do tamanho de um celular, corpo este formado também por dois atuadores biestáveis, que funcionam como músculos artificiais.

Em terra, os atuadores curvos atuam como pernas, permitindo que o robô caminhe. Na água, ele mudam a forma do robô, colocando os atuadores curvos em uma posição ideal para atuar como hélices para que ele possa nadar.

"Construir um robô com sistemas separados projetados para cada ambiente adiciona complexidade e peso", disse Xiaonan Huang, membro da equipe. "Usamos o mesmo sistema para ambos os ambientes para criar um robô eficiente."

A equipe criou dois outros robôs: Um que consegue rastejar e pular e outro inspirado em lagartas e tatuzinhos, que podem rastejar e rolar.

Os atuadores requerem apenas um pulso de carga elétrica com 100 milissegundos de duração para mudar de forma e são muito duráveis, mudando as formas dos robôs centenas de vezes - um dos pesquisadores ficou até andando de bicicleta sobre um dos atuadores várias vezes para demonstrar sua robustez e durabilidade.

Segundo a equipe, robôs como esses poderão no futuro serem usados em situações de resgate ou para interagir com animais marinhos ou corais. O uso de molas ativadas por calor nos atuadores pode abrir aplicações em monitoramento ambiental, sensação tátil e eletrônica e comunicação reconfiguráveis.

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