Combinando músculos artificiais macios com um exoesqueleto rígido e magnético para criar blocos de construção para robôs versáteis

Cientistas do Instituto Max Planck de Sistemas Inteligentes (MPI-IS) desenvolveram componentes robóticos em formato de hexágono, chamados módulos, que podem ser encaixados no estilo LEGO em robôs de alta velocidade que podem ser reorganizados para diferentes capacidades.

A equipe de pesquisadores do Departamento de Materiais Robóticos do MPI-IS, liderada por Christoph Keplinger, integrou músculos artificiais em exoesqueletos hexagonais que são incorporados com ímãs, permitindo conexões mecânicas e elétricas rápidas.

O trabalho da equipe, “Módulos eletro-hidráulicos hexagonais para robôs de alta velocidade rapidamente reconfiguráveis” foi publicado em Ciência Robótica em 18 de setembro de 2024.

Seis placas rígidas leves feitas de fibra de vidro servem como exoesqueleto de cada módulo HEXEL. As juntas internas dos hexágonos são acionadas por músculos artificiais eletrostáticos auto-regenerativos (HASEL) amplificados hidraulicamente.

A aplicação de alta voltagem ao módulo faz com que o músculo seja ativado, girando as articulações do hexágono e mudando seu formato de longo e estreito para largo e plano.

“Combinar componentes macios e rígidos dessa forma permite altos cursos e altas velocidades. Ao conectar vários módulos, podemos criar novas geometrias de robôs e reutilizá-los para necessidades em mudança”, diz Ellen Rumley, pesquisadora visitante da University of Colorado Boulder.

Ela e Zachary Yoder, ambos alunos de doutorado que trabalham no Departamento de Materiais Robóticos, são coautores da publicação.

Em um vídeo, a equipe mostra os muitos comportamentos que podem ser criados com módulos HEXEL. Um grupo de módulos rasteja por uma abertura estreita, enquanto um único módulo atua tão rápido que pode saltar no ar. Vários módulos são conectados em estruturas maiores que produzem movimentos diferentes dependendo de como os módulos são anexados. Por exemplo, a equipe combinou vários módulos em um robô que rola rapidamente.

“Em geral, faz muito sentido desenvolver robôs com capacidades reconfiguráveis. É uma opção de design sustentável — em vez de comprar cinco robôs diferentes para cinco propósitos diferentes, podemos construir muitos robôs diferentes usando os mesmos componentes. Robôs feitos de módulos reconfiguráveis ​​podem ser reorganizados sob demanda para fornecer mais versatilidade do que sistemas especializados, o que pode ser benéfico em ambientes com recursos limitados”, conclui Yoder.