Robô macio acionado magneticamente atinge saltos de alta velocidade

Muitas espécies animais, desde insetos a anfíbios e peixes, usam o salto como um meio de se mover dentro do ambiente ao redor. O salto pode ser muito vantajoso para esses animais, por exemplo, permitindo que eles alcancem galhos mais altos de árvores, escapem rapidamente de predadores ou se movam mais rápido por longas distâncias.

Muitos roboticistas têm tentado desenvolver robôs que possam replicar os estilos de locomoção de salto observados em animais, pois esses robôs podem ter aplicações interessantes no mundo real. Ao pular, os robôs podem se mover mais rápido em terrenos complexos e obter acesso a superfícies ou ambientes que, de outra forma, não conseguiriam alcançar.

Os robôs saltadores introduzidos nos últimos anos dependem de vários métodos de atuação, que vão de elastômeros dielétricos a elastômeros de cristal líquido e atuadores macios. Enquanto alguns desses robôs alcançaram resultados promissores, descobriu-se que a maioria deles ficou para trás de organismos vivos que são saltadores altamente habilidosos, tanto em termos de quão alto quanto de quão rápido eles podem saltar.

Pesquisadores da Universidade de Zhejiang, na China, desenvolveram recentemente um novo jumper ultrarrápido, acionado magneticamente e biestável, que demonstrou capacidades avançadas de salto. Este jumper, apresentado em um artigo publicado em Ciência Robóticafoi descoberto que ele alcançava diferentes estilos de locomoção de salto, saltando mais alto e mais rápido do que sistemas robóticos comparáveis ​​introduzidos no passado.

Os soft jumpers, como o sistema desenvolvido por esses pesquisadores, são baseados em materiais elásticos e deformáveis ​​que frequentemente têm uma resistência maior ao impacto, prevenindo danos ao robô durante o salto. No entanto, muitos jumpers existentes baseados em materiais macios foram considerados limitados em termos de velocidade com que respondem a estímulos e decolam do solo.

“Nós relatamos um saltador suave biestável ultrarrápido, acionado magneticamente, que exibe boa capacidade de salto (saltando mais de 108 alturas corporais com uma velocidade de decolagem de mais de 2 metros por segundo) e tempo de resposta rápido (menos de 15 milissegundos) em comparação com robôs saltadores suaves anteriores”, escreveram Daofan Tang, Chengqian Zhang e seus colegas em seu artigo. “As transições rápidas entre estados biestáveis ​​formam um loop repetível que aproveita a liberação ultrarrápida de energia elástica armazenada.”

Os pesquisadores criaram protótipos de seus saltadores que variavam em tamanho e descobriram que saltadores menores eram mais afetados pela resistência do ar; portanto, eles não conseguiam saltar tão alto quanto saltadores maiores. No entanto, as velocidades de decolagem dos saltadores permaneceram semelhantes, independentemente de seu tamanho.

Notavelmente, o jumper projetado por esta equipe de pesquisa pode executar dois tipos diferentes de locomoção, a saber, pular e saltar. Os pesquisadores realizaram testes em um ambiente do mundo real para demonstrar as vantagens desses modos de locomoção.

“Esses modos são controlados ajustando a duração e a força do campo magnético, o que dota o saltador macio biestável com capacidades de locomoção robustas”, escreveram Tang, Zhang e seus colegas. “Além disso, ele é capaz de saltar omnidirecionalmente com alturas e distâncias ajustáveis. Para demonstrar sua capacidade em ambientes complexos, um pipeline realista com terreno anfíbio foi estabelecido.”

Os pesquisadores testaram seu saltador em uma tarefa simples de locomoção que envolvia pular por um tubo estreito, pular por um oleoduto em forma de U e pular de debaixo d’água para acima do nível da água. Esta tarefa foi projetada para simular um cenário em que o robô poderia ser usado para limpar água dentro de um oleoduto.

Neste experimento inicial, descobriu-se que o jumper acionado mecanicamente teve um desempenho notavelmente bom. No futuro, seu design subjacente pode inspirar o desenvolvimento de outros sistemas robóticos flexíveis para uma ampla gama de aplicações do mundo real.

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