Robôs sem eletrônicos podem caminhar direto para o 3D-PRINTROINTE

Imagine um robô que possa caminhar, sem eletrônicos, e apenas com a adição de um cartucho de gás comprimido, logo após a impressora 3D. Também pode ser impresso de uma só vez, de um material.

Foi exatamente isso que os roboticistas alcançaram em robôs desenvolvidos pelo Laboratório de Robótica Bioinspirado da Universidade da Califórnia San Diego. Eles descrevem seu trabalho em uma publicação online avançada na revista Sistemas Inteligentes Avançados.

Para alcançar esse feito, os pesquisadores pretendiam usar a tecnologia mais simples disponível: uma impressão 3D de mesa e um material de impressão pronto para uso. Essa abordagem de design não é apenas robusta, mas também é barata – cada robô custa cerca de US $ 20 para fabricar.

“Esta é uma maneira completamente diferente de ver máquinas de construção”, disse Michael Tolley, professor do Departamento de Engenharia Mecânica e Aeroespacial da UC San Diego e do autor sênior do jornal.

Esses robôs podem ser usados ​​em configurações onde os eletrônicos não podem funcionar. Por exemplo, os robôs podem ser usados ​​para reconhecimento científico em áreas com forte radiação, ou para resposta a desastres ou exploração espacial.

Os pesquisadores testaram os robôs no laboratório e mostraram que, enquanto estavam conectados a uma fonte de ar ou gás sob pressão constante, eles poderiam continuar funcionando sem parar por três dias. A equipe também mostrou que os robôs podiam caminhar ao ar livre, sem sertteres, usando um cartucho de gás comprimido como fonte de energia, e atravessar diferentes superfícies, incluindo grama e areia. O robô pode até andar debaixo d’água.

O objetivo não era apenas projetar robôs que pudessem sair da impressora com a adição de uma fonte de energia aérea, mas também para fazê -lo com materiais flexíveis e macios. “Esses robôs não são fabricados com nenhum dos componentes tradicionais e rígidos que os pesquisadores normalmente usam”, disse Tolley. Em vez disso, eles são feitos de filamentos simples de impressão em 3D.

O maior desafio foi criar um design que incluísse músculos artificiais e um sistema de controle, todos impressos do mesmo material macio, em uma única impressão. A equipe, liderada pelo estudioso de pós-doutorado Yichen Zhai no grupo de pesquisa de Tolley na Escola de Engenharia da UC San Diego Jacobs, adaptou uma técnica de impressão 3D que eles usavam anteriormente para construir uma garra sem eletrônicos. Seus esforços levaram à fabricação de um robô de seis pernas. “Damos um salto gigante com um robô que caminha inteiramente por conta própria”, disse Zhai.

Para dirigir os robôs a se mover, a equipe criou um circuito oscilante pneumático para controlar os movimentos repetidos dos atuadores suaves, semelhante ao mecanismo que dirigia o motor a vapor de uma locomotiva. O circuito coordena o movimento das seis pernas, fornecendo pressão do ar na hora certa, alternando entre dois conjuntos de três pernas. As pernas dos robôs são capazes de se mover em quatro graus de liberdade – para frente e para baixo, para frente e para trás, o que por sua vez permite que o robô passe em uma linha reta.

As próximas etapas incluem encontrar maneiras de armazenar o gás compactado dentro dos robôs e usar materiais recicláveis ​​ou biodegradáveis. Os pesquisadores também estão explorando maneiras de adicionar manipuladores, como garra, aos robôs.

O laboratório de Tolley fez uma parceria com a BASF Corporation por meio de sua Aliança de Pesquisa da Califórnia (CARA) para testar vários materiais macios que poderiam ser usados ​​nas impressoras 3D padrão. Alguns dos materiais sofisticados que testaram não estão disponíveis comercialmente, mas os pesquisadores também imprimiram com sucesso os robôs com materiais padrão prontos para uso.

Antes desta publicação, a equipe de pesquisa concluiu o robô Walking em 3D em 2022 e a exibiu na conferência de pesquisa de Gordon sobre robótica daquele ano.