Novo material fornece avanço em ‘softbotics’

Os engenheiros da Carnegie Mellon University desenvolveram um material macio com condutividade semelhante ao metal e propriedades de autocorreção que é o primeiro a manter adesão elétrica suficiente para suportar eletrônicos e motores digitais. Esse avanço, publicado em Natureza Eletrônicamarca um avanço na softbotics e nos campos da robótica, eletrônica e medicina.

Na Carnegie Mellon University, a softbotics representa uma nova geração de máquinas macias e robôs fabricados com materiais multifuncionais que integram detecção, atuação e inteligência.

A equipe de pesquisa introduziu o material, um composto de organogel preenchido com metal líquido com alta condutividade elétrica, baixa rigidez, alta elasticidade e propriedades de autocura em três aplicações:

• robô inspirado em caracol resistente a danos
• circuito modular para alimentar um carro de brinquedo
• bioeletrodo reconfigurável para medir a atividade muscular em diferentes locais do corpo

“Este é o primeiro material macio que pode manter uma adesão elétrica alta o suficiente para suportar eletrônicos digitais e dispositivos que consomem muita energia”, disse o principal autor Carmel Majidi, professor de engenharia mecânica. “Demonstramos que você pode realmente alimentar motores com ele.”

O robô caracol totalmente solto usou o material condutor de autocura em seu exterior macio, que foi incorporado a uma bateria e motor elétrico para controlar o movimento. Durante a demonstração, a equipe cortou o material condutor e observou sua velocidade cair em mais de 50%. Por causa de suas propriedades de autocura, quando o material foi reconectado manualmente, o robô restaurou sua conexão elétrica e recuperou 68% de sua velocidade original.

O material também pode atuar como um bloco de construção modular para circuitos reconfiguráveis. Em sua demonstração, um pedaço de gel inicialmente conectou o carrinho de brinquedo a um motor. Quando a equipe dividiu esse gel em três seções e conectou uma seção a um LED montado no teto, eles conseguiram restaurar a conexão do carro com o motor usando as duas seções restantes.

“Na prática, haverá casos em que você deseja reutilizar e reciclar esses eletrônicos semelhantes a gel em diferentes configurações, e nossa demonstração de carrinho de brinquedo mostra que isso é possível”, explicou Majidi.

Por fim, a equipe demonstrou a capacidade do material de ser reconfigurado para obter leituras de eletromiografia (EMG) de diferentes locais do corpo. Devido ao seu design modular, o organogel pode ser reajustado para medir a atividade da mão nos músculos anteriores do antebraço e na parte de trás da perna para medir a atividade da panturrilha. Isso abre portas para interfaces eletrônicas de tecido, como EMGs e EKGs, usando materiais macios e reutilizáveis.

“A Softbotics visa integrar perfeitamente a robótica à vida cotidiana, colocando os seres humanos no centro”, explicou Majidi. “Em vez de ser conectado com eletrodos de biomonitoramento conectando pacientes a hardware de biomedição montado em um carrinho, nosso gel pode ser usado como um bioeletrodo que faz interface direta com eletrônicos montados no corpo que podem coletar informações e transmiti-las sem fio”.

Seguindo em frente, Majidi espera combinar este trabalho sobre tecido nervoso artificial com sua pesquisa sobre músculos artificiais para construir robôs feitos inteiramente de materiais macios semelhantes a gel.

“Seria interessante ver robôs de corpo mole usados ​​para monitorar lugares de difícil acesso. Seja um caracol que pode monitorar a qualidade da água ou uma lesma que pode rastejar em nossas casas em busca de mofo.”