Cientistas desenvolvem o primeiro robô macio do mundo com um corpo impresso em 3-D que pode pular como um ser humano

O primeiro robô macio impresso em 3D do mundo pode pular como um humano

Pesquisadores da Universidade de Harvard desenvolveram o primeiro robô com um corpo impresso em 3D que transita de um núcleo rígido para um exterior macio e é capaz de mais de 30 pulos sem fio. O robô é alimentado por uma combinação de butano e oxigênio. Pode parecer macio e esponjoso ao toque, mas um novo robô é forte por dentro e está pronto para pular, disseram os pesquisadores.

“Acreditamos que reunir materiais macios e rígidos ajudará a criar uma nova geração de robôs rápidos e alertas que são mais saudáveis e flexíveis do que seus predecessores e podem trabalhar com segurança lado a lado com humanos”, disse Michael Tolley, professor assistente de engenharia mecânica da Universidade da Califórnia – San Diego.

Tolley disse que a ideia de misturar materiais macios e duros no corpo do robô veio da natureza. Por exemplo, certas espécies de mexilhões têm um pé que começa macio e depois se torna rígido no ponto em que faz contato com as rochas.

Cientistas disseram que robôs saltadores como esse poderiam um dia ser úteis em ambientes hostis demais para humanos, particularmente porque os robôs são capazes de sobreviver a quedas fortes e outras condições inesperadas.

Robôs macios tendem a ser lentos, especialmente ao realizar tarefas sem estar conectados a fontes de energia e outros eletrônicos. Os pesquisadores esperam que seu trabalho permita que componentes rígidos sejam melhor integrados dentro de robôs macios, que então se moverão mais rápido sem comprometer a segurança dos humanos que trabalhariam com eles. Camadas rígidas proporcionam uma melhor interface com os cérebros eletrônicos e fontes de energia do dispositivo. As camadas macias tornam-no menos vulnerável a danos quando aterrissa após um salto.

“Uma aplicação selvagem possível seria no espaço — na lua ou em Marte ou em outros planetas”, disse Nicholas Bartlett, coautor do estudo e robótica da Universidade de Harvard. “Você também poderia pensar em um uso mais prático, como missões de busca e resgate em cenários de desastre, como edifícios desmoronados, onde um robô macio poderia ir onde nenhum robô com rodas poderia navegar.”

O robô movido a combustão tem duas partes principais: um corpo macio em forma de êmbolo com três pernas pneumáticas e um componente central rígido que contém o mecanismo de energia e controle.

O módulo central é protegido por um guarda semirrígido criado com uma impressora 3D. Para iniciar o movimento, o robô infla suas pernas pneumáticas para inclinar seu corpo na direção que deseja ir.

Harvard acredita que é um saltador poderoso, alcançando até seis vezes a altura de seu corpo em saltos verticais e metade do tamanho de seu corpo em saltos transversais. No campo, o movimento de salto poderia ser uma maneira eficaz de se mover rapidamente e facilmente ao redor de obstáculos.

“A coisa maravilhosa sobre robôs macios é que eles se prestam bem à crueldade”, disse Nicholas Bartlett, primeiro autor do artigo.

O robô é feito de duas hemisférias aninhadas. A hemisféria superior é como uma meia concha, impressa em 3D em uma única peça, com nove camadas diferentes de severidade, criando uma estrutura que vai da flexibilidade semelhante à borracha no exterior à rigidez total perto do núcleo.

Os pesquisadores tentaram várias versões do design e concluíram que um topo totalmente firme resultaria em saltos mais altos. Mas um pico mais flexível era mais propenso a suportar impactos ao aterrissar, permitindo que o robô fosse reutilizado. Eles decidiram optar pelo design mais flexível.

A metade inferior do robô é flexível e inclui uma pequena câmara onde oxigênio e butano são injetados antes de saltar. Após a ignição dos gases, essa metade se comporta muito como uma bola de basquete que é inflada quase diretamente, impulsionando o robô para um salto. Quando a carga química se esgota, a hemisféria inferior volta à sua forma original.

As duas hemisférias cercam um módulo central rígido que abriga uma placa de circuito personalizada, fonte de energia de alta voltagem, bateria, mini compressor de ar, célula de combustível de butano e outros componentes. A pesquisa foi publicada na revista Science.

A largura crescente dos materiais ajustados com impressoras 3D está permitindo que engenheiros prototipem novos designs mais rapidamente e colocando fim ao velho ditado de que a complexidade aumentada necessariamente leva a um aumento de custo.

“A robótica macia é um subcampo relativamente promissor, e a impressão 3D está ampliando a gama de coisas que podemos fazer de uma maneira realmente prática”, disse Wood.

A pesquisa foi publicada na revista Science.