Peixe-robô faz respingo com descoberta de movimento

Um peixe-robô movido a bobina projetado por cientistas da Universidade de Bristol pode tornar a exploração subaquática mais acessível.

O peixe robô foi equipado com um polímero torcido e enrolado (TCP) para impulsioná-lo para frente, um dispositivo leve e de baixo custo que depende da mudança de temperatura para gerar movimento, o que também limita sua velocidade.

Um TCP funciona contraindo como músculos quando aquecido, convertendo a energia em movimento mecânico. O TCP usado neste trabalho é aquecido por aquecimento Joule – a passagem de corrente através de um condutor elétrico produz energia térmica e aquece o condutor. Ao minimizar a distância entre o TCP de um lado do peixe-robô e a mola do outro, isso ativa a nadadeira na parte traseira, permitindo que o peixe-robô atinja novas velocidades. O bater ondulante de sua nadadeira traseira foi medido a uma frequência de 2 Hz, duas ondas por segundo. A frequência da corrente elétrica é a mesma que a frequência do flap da cauda.

As descobertas, publicadas na 6ª Conferência Internacional IEEE-RAS sobre Soft Robotics (RoboSoft 2023), fornecem uma nova rota para aumentar a frequência de atuação – a ação de fazer uma máquina ou dispositivo operar – de TCPs por meio de design termomecânico e mostra a possibilidade de usar TCPs em alta frequência em ambientes aquosos.

O principal autor, Tsam Lung You, do Departamento de Matemática de Engenharia de Bristol, disse: “O atuador de polímero torcido e enrolado (TCP) é um atuador novo e promissor, exibindo propriedades atraentes de peso leve, alta densidade de energia de baixo custo e processo de fabricação simples.

“Eles podem ser feitos de materiais facilmente avaliáveis, como uma linha de pesca, e se contraem e fornecem atuação linear quando aquecidos. No entanto, devido ao tempo necessário para dissipação de calor durante a fase de relaxamento, isso os torna lentos.”

Ao otimizar o design estrutural do par muscular antagônico TCP-mola e aproximar seus pontos de ancoragem, permitiu que a nadadeira posterior balançasse em um ângulo maior para a mesma quantidade de atuação do TCP.

Embora isso exija uma força maior, o TCP é um atuador forte com alta densidade de energia de trabalho e ainda é capaz de acionar a aleta.

Até agora, os TCPs têm sido usados ​​principalmente para aplicações como dispositivos vestíveis e mãos robóticas. Este trabalho abre mais áreas de aplicação onde o TCP pode ser usado, como robôs marinhos para exploração e monitoramento subaquático.

Tsam Lung You acrescentou: “Nosso peixe robótico nadou na frequência de atuação mais rápida encontrada em um aplicativo TCP real e também na maior velocidade de locomoção de um aplicativo TCP até agora.

“Isso é realmente empolgante, pois abre mais oportunidades de aplicação do TCP em diferentes áreas.”

A equipe agora planeja expandir a escala e desenvolver um robô de barbatana de fita inspirado em um peixe-faca que pode nadar agilmente na água.