Criando robôs macios magnéticos usando processos baseados em fibra e campos magnéticos unidirecionais

Uma equipe de cientistas de materiais e engenheiros eletrônicos do MIT desenvolveu uma maneira de criar robôs macios magnéticos combinando sistemas de fabricação baseados em fibra com métodos de programação mecânica e magnética para fornecer locomoção sob campos magnéticos unidirecionais. Em seu artigo publicado na revista Materiais avançados, o grupo descreve como eles superaram os problemas enfrentados por outros que tentavam criar robôs macios controlados magneticamente e delinear o design dos robôs que eles criaram.

Como observa a equipe do MIT, a criação de robôs macios controlados por um campo magnético provou ser um empreendimento desafiador. Além dos problemas de implantação, as equipes anteriores enfrentaram problemas de dimensionamento e produção. Por causa disso, eles observam ainda, a maioria desses robôs são estruturas bidimensionais, o que significa que eles têm funcionalidade limitada. Neste novo esforço, o grupo descreve como eles superaram tais desafios para criar o que eles descrevem como robôs macios controlados magneticamente em 3D úteis.

Um dos principais desafios do uso de ímãs para controlar robôs macios é o volume do equipamento necessário. Para superar esse problema, a equipe de pesquisa usou atuadores à base de fibra e compósitos elastoméricos magnéticos. Além disso, os atuadores foram criados a partir de desenho térmico (resolvendo o problema de produção), o que permitiu a criação de um composto ferromagnético elástico.

Cada uma das estruturas foi então submetida a um regime de tensão que as forçou a uma estrutura helicoidal – tais estruturas permitiram dobrar sob demanda (via atração magnética) em vários pontos, de uma maneira que levou à constrição e relaxamento – semelhante à maneira como lagartas se movem. Adicionar pontos de dobramento permitiu maior flexibilidade. Para imitar o movimento bípede, foram introduzidos pontos de dobragem que forçaram estruturas seccionadas em formas lineares de pernas e pés.

Os robôs 3D resultantes podem ser controlados variando a tensão aplicada a um determinado robô e a força de um campo magnético. O resultado foram robôs parecidos com vermes, alguns que rastejavam e outros que andavam. Os pesquisadores observam que a locomoção foi induzida usando um campo magnético colocado ortogonalmente ao plano de movimento. Eles também observam que os robôs também podem ser programados de forma a permitir o transporte de carga ou a atuação em uníssono com outros robôs semelhantes.

A equipe de pesquisa aponta que o design dos robôs permite escalabilidade e abre caminho para o uso de robôs macios controlados magneticamente em aplicações biomédicas e de engenharia.

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