Cientistas criam mão robótica suave e escalável com base em vários materiais

Robôs baseados em materiais macios costumam ser melhores em replicar a aparência, os movimentos e as habilidades de humanos e animais. Embora existam hoje inúmeros robôs leves, muitos deles são difíceis de produzir em larga escala, devido ao alto custo de seus componentes ou ao seu complexo processo de fabricação.

Investigadores da Universidade de Coimbra, em Portugal, desenvolveram recentemente uma nova mão robótica macia que poderia ser mais acessível e mais fácil de fabricar. Seu design, introduzido em Sistemas Cyborg e Biônicosintegra atuadores suaves com um exoesqueleto, ambos os quais podem ser produzidos usando técnicas escaláveis.

“A maioria dos robôs são feitos de materiais rígidos”, disse Pedro Neto, um dos investigadores que realizou o estudo, ao Tech Xplore. “No entanto, quando observamos os animais, notamos que seus corpos podem ser compostos por partes duras (esqueletos) e partes moles (como músculos). Alguns animais, como as minhocas, têm corpo inteiramente mole. que a próxima geração de robôs incorporará componentes feitos de materiais macios ou, em alguns casos, poderão ter corpo totalmente macio.”

Em comparação com robôs rígidos, os sistemas robóticos leves poderiam ser mais seguros e coexistir melhor com humanos ou animais em ambientes internos e externos. Por exemplo, se colidirem com humanos, animais ou objetos ao seu redor, é menos provável que esses robôs causem danos ou ferimentos significativos.

O principal objetivo do trabalho recente de Neto e seus colegas foi desenvolver uma nova mão robótica macia que fosse segura e acessível. Tal mão seria teoricamente mais fácil de implementar em grande escala, alimentando assim novas pesquisas e inovações no campo da robótica.

“Aproveitamos a análise de elementos finitos para otimizar o design antes de fabricar fisicamente a mão, reduzindo os custos de prototipagem”, explicou Neto. “A utilização da impressão 3D regular mostrou-se eficaz ao imprimir diretamente alguns componentes em materiais macios e imprimir moldes em materiais rígidos.”

A mão robótica macia criada por Neto e seus colegas é baseada em diversos materiais diferentes. Sua estrutura cuidadosamente projetada pretendia replicar a aparência e funcionalidade das mãos humanas, reproduzindo seus movimentos e habilidades.

“A configuração da mão robótica consiste em cinco atuadores macios, cada um correspondendo a um dedo, e um exoesqueleto para promover a flexibilidade do dedo”, disse Neto. “Um controlador ON-OFF mantém os ângulos de flexão especificados dos dedos, permitindo que a mão segure com eficácia objetos de diversos formatos, pesos e dimensões.”

Até agora, os pesquisadores avaliaram o desempenho de sua mão robótica em uma série de simulações e experimentos. Seus resultados iniciais são altamente promissores, pois a mão conseguiu agarrar com sucesso vários objetos com diferentes formas, pesos e tamanhos.

“A principal contribuição é o sistema integrado de projeto-fabricação que utiliza análise de elementos finitos para otimizar o projeto antes de sua fabricação”, disse Neto. “Essa conquista tem o potencial de aumentar a acessibilidade de mãos robóticas suaves, ao mesmo tempo em que reduz custos e elimina os procedimentos de fabricação de projetos normalmente demorados, que frequentemente dependem de fluxos de trabalho iterativos que consomem muitos recursos.”

No futuro, a mão robótica suave desenvolvida por esta equipa de investigadores poderá ser usada tanto por equipas académicas como por roboticistas individuais para testar novos algoritmos de inteligência artificial (IA) e outras ferramentas computacionais destinadas a desenvolver as capacidades dos robôs. Além disso, seu design poderia abrir novos caminhos para a fabricação de robôs humanóides de baixo custo que possam ajudar os humanos em suas atividades diárias.

“Nossos próximos estudos se concentrarão na melhoria da fabricação de atuadores e sensores suaves, com o objetivo de melhorar a acessibilidade dos robôs leves a um público mais amplo”, acrescentou Neto. “O controle de robôs leves usando inteligência artificial é outro tema de pesquisa em que estamos trabalhando.”

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