Cientistas desenvolvem módulos pneumáticos impressos em 3D que controlam os movimentos de robôs macios usando pressão de ar

No futuro, os robôs leves serão capazes de realizar tarefas que não podem ser realizadas por robôs convencionais. Esses robôs leves podem ser usados ​​em terrenos de difícil acesso e em ambientes onde estão expostos a produtos químicos ou radiação que prejudicariam robôs controlados eletronicamente feitos de metal. Isso exige que esses robôs flexíveis sejam controláveis ​​sem qualquer sistema eletrônico, o que ainda é um desafio no desenvolvimento.

Uma equipe de pesquisa da Universidade de Freiburg desenvolveu agora módulos lógicos pneumáticos impressos em 3D que controlam os movimentos de robôs leves usando apenas a pressão do ar. Estes módulos permitem a comutação lógica do fluxo de ar e podem assim imitar o controle elétrico.

Os módulos tornam possível, pela primeira vez, produzir robôs flexíveis e livres de eletrônica, inteiramente em uma impressora 3D, usando material de impressão de filamento convencional.

A equipe, liderada pelo Dr. Stefan Conrad, Dr. Falk Tauber, Joscha Teichmann e Prof. Robótica Científica.

“Nosso projeto possibilita que qualquer pessoa com experiência em impressão 3D produza esses módulos lógicos e os use para controlar um robô flexível sem a necessidade de equipamentos de impressão de última geração”, diz Conrad. “Isso marca um passo significativo em direção a circuitos de controle pneumático completamente livres de eletrônicos que podem substituir componentes elétricos cada vez mais complexos em robôs leves no futuro.”

Os módulos podem realizar operações booleanas e direcionar o fluxo de ar para os elementos de movimento de maneira direcionada

Os módulos consistem em duas câmaras pressurizadas. Um canal impresso em 3D passa entre essas câmaras. Ao comprimir o canal, as câmaras de expansão podem interromper o fluxo de ar e regulá-lo como uma válvula.

Ao abrir e fechar a válvula de maneira direcionada, os módulos podem executar as funções lógicas booleanas AND, OR e NOT de maneira semelhante aos circuitos elétricos e direcionar o fluxo de ar para os elementos de movimento do robô suave. A função desempenhada pelo módulo individual é determinada pelas câmaras nas quais a pressão do ar é aplicada.

Dependendo do material selecionado, os módulos podem operar com pressões entre 80 e mais de 750 quilopascais. Em comparação com outros sistemas pneumáticos, eles têm um tempo de resposta rápido de cerca de 100 milissegundos.

Ampla gama de aplicações

“As aplicações potenciais destes módulos são enormes. Desenvolvemos um andador robótico flexível impresso em 3D que é controlado por um circuito integrado usando pressão de ar. A flexibilidade dos módulos lógicos é demonstrada pelo fato de que este andador pode até suportar a carga de um carro passando por cima dele”, diz Tauber.

“Como exemplo de sistemas de controle mais complexos, também desenvolvemos um dispensador de bebidas sem eletrônicos”.