Superfície molhada? Não há problema para o robô baseado em adesão gecko

A capacidade única das lagartixas de escalar qualquer coisa, desde o chão seco de um deserto até o topo de uma montanha fria, sem deixar nenhum resíduo pegajoso, é a inspiração para muitos robôs rastejadores de paredes, mas pela primeira vez pesquisadores da Universidade Carnegie Mellon a introduziram na água.

“Esta é uma prova de conceito incrível”, disse Sampada Acharya, Ph.D. candidato em Reeja Jayan, professor associado do laboratório de engenharia mecânica. “Podemos imaginar a utilização de um material como este não apenas para a exploração subaquática, mas também para ajudar as pessoas comuns nos cuidados de saúde”.

Normalmente, a fabricação de adesivos requer procedimentos complexos em uma sala limpa. Usando filmes de grade de difração, a equipe simplificou o processo de maneira econômica, rápida e fácil.

Para testar o material em algo que pudesse escalar e nadar, a equipe desenvolveu um robô rastreador Gecko Adhesion Based Sea Star (GASS).

Ao avaliar o desempenho do robô rastreador GASS em superfícies de vidro, acrílico e aço inoxidável, eles descobriram que os pés adesivos melhoraram significativamente a locomoção tanto em condições úmidas quanto secas. Ele foi capaz de subir encostas de 25 graus e manter-se estaticamente em encostas de 51 graus.

Tanto Sampada Acharya como Peter Roberts, principais autores do artigo, estão focados em melhorar a prática de cuidados de saúde e, embora os seus objectivos sejam diferentes, ambos consideraram este material uma solução promissora. A pesquisa de Acharya se concentra na otimização da coleta de patógenos (por exemplo, bactérias, vírus, fungos) de ambientes infecciosos para reduzir infecções hospitalares em pacientes, usando materiais micropadronizados inspirados em lagartixas que serão integrados a robôs autônomos.

“Espero ver os fornecedores utilizando robôs integrados com materiais inteligentes inspirados nas lagartixas para coletar e detectar patógenos em superfícies. Isso reduzirá o erro humano e poderá diminuir as infecções hospitalares, reduzir os custos operacionais e facilitar a vida dos pacientes”, explicou Acharya. “A capacidade do rastreador GASS de se mover em todas as superfícies diferentes nos aproxima desse objetivo.”

Roberts, um Ph.D. candidato em Carmel Majidi, professor de laboratório de Engenharia Mecânica, tem trabalhado no desenvolvimento de patches para aquisição de sinais biopotenciais (ECG, EMG, EEG). Para que estes adesivos funcionem de forma eficiente na pele, eles precisam aderir a ela, apesar da presença de cabelo, suor e outras partículas contaminantes.

“O uso de estruturas micropadronizadas permite que esse material adira a diferentes superfícies e tem apresentado bons resultados na pele”, disse Roberts. “A adesão é aprimorada usando um efeito de divisão de contato semelhante ao observado em adesivos naturais para lagartixas.”

Esta pesquisa evoluiu de um projeto do curso de Design e Experimentação de Robôs Bioinspirados ministrado por Victoria Webster-Wood, Professora Associada de Engenharia Mecânica.

“A principal inovação de materiais aqui é a capacidade de padronizar essas estruturas em microescala em grandes áreas usando matrizes de redes de difração que você pode encomendar na Amazon. As diversas aplicações vão da robótica à eletrônica e até mesmo a dispositivos de energia.”

Seguindo em frente, a equipe espera fazer melhorias nos adesivos inspirados nas lagartixas e no rastreador da estrela do mar, para que possa ser submerso na água, subir encostas mais íngremes e atingir velocidades mais rápidas.

O artigo está publicado na revista Fronteiras em robótica e IA.