Robô-metamorfose sensível ao toque pode levar a melhores órgãos sintéticos

Um novo robô capaz de mudar a geometria de sua superfície suave de modo rápido e preciso para interagir com objetos e líquidos, reagir ao toque humano e exibir letras e números, tudo ao mesmo tempo. Coisa de filme de ficção científica? Não mais.

Pesquisadores do Instituto Max Planck para Sistemas Inteligentes e da Universidade de Colorado Boulder criaram um display para aplicações de alto desempenho que poderá ser futuramente adotado por ambientes de chão de fábrica, laboratórios clínicos ou mesmo em casa.   Telas com superfícies com capacidade de mudar de forma são uma classe de dispositivos robóticos que geram geometrias de superfície em resposta à atuação. Em geral, a mudança da forma pode ser induzida por vários métodos, no entanto, as abordagens existentes normalmente enfrentam desvantagens que limitam as aplicações, como descontinuidade da superfície, altas temperaturas da superfície de atuação, baixa fidelidade de possíveis geometrias da superfície que limita a interação, a necessidade de grandes dispositivos externos, como placas magnéticas, sistemas de rastreamento ou bombas, entre outras.

Os pesquisadores descrevem a novidade como “iPad com uma superfície que pode se transformar e deformar”. A abordagem promissora promete lidar com essas limitações ao integrar sensores e atuadores robóticos de alta velocidade com conformidade mecânica natural.

Em um estudo publicado na Nature Communications em 31 de julho, os engenheiros criaram uma tela com capacidade de mudar de formato que cabia em uma mesa de jogo.  O dispositivo é feito de uma grade de 10 por 10 com “músculos” robóticos macios que podem sentir a pressão externa e criar padrões. Também pode reproduzir o sentido do tato.

A inovação se baseia em uma classe de robôs macios criada inicialmente por uma equipe liderada por Christoph Keplinger, ex-professor assistente de engenharia mecânica da CU Boulder e agora diretor do Instituto Max Planck para Sistemas Inteligentes São chamados de atuadores eletrostáticos de autocorreção amplificada hidraulicamente (HASEL). O protótipo de exibição ainda não está pronto para ser levado ao mercado, mas os pesquisadores preveem que, no futuro, tecnologias semelhantes poderão levar luvas sensoriais, a uma correia transportadora inteligente para separar maçãs de bananas, por exemplo, ou usadas com jogos virtuais no setor do entretenimento.

“Podemos imaginar a organização dessas células de detecção e atuação em qualquer formato e combinação. Realmente não há limite para o que esse tipo de tecnologia pode fazer, em última análise”, explica Mantas Naris, coautor principal do artigo e aluno de doutorado no Departamento de Engenharia Mecânica.

Origem do trabalho

O projeto teve origem na busca por um tipo diferente de tecnologia, órgãos sintéticos. Órgãos artificiais podem ajudar a desenvolver dispositivos médicos ou ferramentas robóticas cirúrgicas por um custo muito menor do que usar tecido animal real, segundo Mark Rentschler, também coautor do estudo e professor engenharia mecânica e engenharia biomédica.

No entanto, ao desenvolver essa tecnologia, a equipe teve a ideia de uma tela de mesa, com tamanho aproximado de um tabuleiro e composto por pequenos quadrados dispostos em uma grade. Cada um dos 100 quadrados é um atuador HASEL, feito de bolsas de plástico em forma de minúsculos acordeões. Ao passar uma corrente elétrica por eles, o fluido se desloca dentro das bolsas, fazendo com que o acordeão se expanda e salte. Os atuadores também possuem sensores magnéticos macios que podem detectar quando você os toca.

Outros grupos de pesquisa desenvolveram tabuleiros inteligentes semelhantes, porém mais suaves, ocupando muito menos espaço e muito mais rápidos. Cada um dos “músculos robóticos” pode se mover até 3.000 vezes por minuto.

Os pesquisadores estão se concentrando agora em reduzir os atuadores e aumentar a resolução da tela. Além disso, estão trabalhando para virar o display do avesso para projetar uma luva capaz de cutucar a ponta dos dedos e assim “sentir” objetos em ambientes de realidade virtual.

“Displays que mudam de forma não sejam exatamente novos, mas esse sistema é especial por ser menor, mais rápido, mais silencioso e mais suave. Seus requisitos processamento e de consumo de energia são baixos. Além disso, é uma superfície contínua, não pontos discretos, e isso permite fazer algumas coisas únicas”, afirmou Rentschler ao site IEEE Spectrum. O pesquisador espera tornar o sistema ainda mais compacto no futuro.