Auto-regulador osciladores moles Robôs flexíveis sem eletrônicos rígidos

Os robôs macios são conhecidos por sua flexibilidade e adaptabilidade, mas a maioria ainda depende de componentes eletrônicos rígidos para controle e tempo. Uma publicação recente de pesquisadores da Georgia Tech Challews That Paradigm.

Noah Kohls, Ph.D. Me 2024 e Ellen Yi Chen Mazumdar, professor assistente da Escola de Engenharia Mecânica George W. Woodruff, publicou recentemente um novo estudo apresentado na capa de Tecnologias de Materiais Avançados. O artigo descreve o desenvolvimento dos primeiros osciladores eletromagnéticos e auto-reguladores. Esses atuadores também são os primeiros a operar usando apenas uma bateria – não são necessários microcontroladores externos, bombas ou circuitos lógicos.

“Queríamos projetar um sistema suave que pudesse executar tarefas realistas enquanto é totalmente independente”, disse Kohls. “Ao incorporar o controle na própria estrutura, reduzimos a necessidade de eletrônicos volumosos e rígidos”.

A abordagem da equipe se baseia em Biologia e nos sistemas eletromecânicos tradicionais. Inspirados pelo movimento peristáltico das minhocas, os pesquisadores desenvolveram atuadores lineares e rotativos suaves capazes de produzir movimento complexo através de uma combinação de estruturas de silicone, ímãs compatíveis com personalizações e condutores de metais líquidos. Esses atuadores podem executar várias tarefas, incluindo dirigir um carro robótico, administrar um ventilador, atuar uma bomba e impulsionar subaquática enquanto permanecem flexíveis e deformáveis.

Essa nova classe de osciladores eletromagnéticos macios pode produzir movimento e coordenação rítmica, semelhante à maneira como um relógio regula o tempo nos sistemas tradicionais. Esses osciladores permitem que os robôs macios se movam-por rastejamento, salto ou natação-usando apenas uma fonte de energia de baixa tensão (5 a 20 volts) e alcançando frequências mais altas (20 a 40 Hertz) do que os atuadores moles comparáveis.

Essas formas de movimento podem ser úteis em aplicações na navegação em ambientes dinâmicos onde a conformidade e um pequeno fator de forma são necessários, como dentro do corpo humano.

“Meu objetivo era criar um sistema suave, eficiente em termos de energia e independente, capaz de locomoção complexa e operação autônoma, ideal para aplicações em robótica, hápticos e dispositivos médicos”, disse Kohls.

O interesse de Kohls pela robótica começou enquanto trabalhava em seu projeto de graduação sênior de Capstone, durante o qual ele projetou e construiu um robô personalizado para ajudar o berçário de plantas de sua família, Firehouse Nursery. Toda primavera, eles plantavam mais de 10.000 estacas manualmente, e Kohls via a oportunidade de combinar seu amor por plantas e fascínio pela automação, fazendo um robô que poderia ajudar o negócio.

“Esse projeto inicial me mostrou o poder da robótica para melhorar as tarefas do dia a dia”, disse Kohls. “Agora estou animado para trabalhar em sistemas que um dia poderiam melhorar a vida de maneiras ainda mais impactantes”.