‘Metabots’ mudam de folhas planas para centenas de estruturas

Os pesquisadores criaram uma classe de robôs feitos de finas folhas de material que podem se encaixar em centenas de formas estáveis, permitindo-lhes executar uma ampla variedade de ações, apesar de não terem motor e serem feitos de um único material plano. Esses “metabots” assemelham-se essencialmente a folhas de plástico animadas, capazes de se mover em torno de uma superfície ou agarrar objetos.

“Começamos com folhas simples de polímero que possuem furos, mas ao aplicar filmes finos na superfície do polímero somos capazes de incorporar materiais que respondem à eletricidade ou a campos magnéticos”, diz Jie Yin, autor correspondente de um artigo sobre o trabalho e professor de engenharia mecânica e aeroespacial na Universidade Estadual da Carolina do Norte. “Esses filmes servem como atuadores, permitindo-nos alterar remotamente o formato da folha.”

“Ao conectar várias folhas, criamos estruturas que inicialmente ficam planas, mas que podem então dobrar-se e dobrar-se em uma ampla variedade de configurações estáveis”, diz Caizhi Zhou, primeiro autor do artigo e Ph.D. estudante da NC State. “Por exemplo, se conectarmos quatro folhas, você terá um metabot que pode ficar tão plano quanto uma folha de papel, mas dobrar em 256 estados estáveis ​​diferentes.”

A pesquisa aparece em Avanços da Ciência.

Esses robôs planos possuem vários modos de movimento, capazes de pular ou rastejar em várias velocidades.

“Os robôs podem mudar sua forma e marcha para se adaptarem a diferentes terrenos ou para executar uma variedade de funções, como agarrar e levantar objetos”, diz Zhou. “E quando incorporamos materiais piezoelétricos nos filmes finos, podemos causar vibrações controladas nos metabots, variando a voltagem e o hertz, dando-nos controle adicional sobre seu movimento. Por exemplo, podemos fazer um metabot girar para a esquerda ou para a direita enquanto permanece no mesmo lugar.”

“Este é um trabalho de prova de conceito em estágio inicial, mas demonstra que esta abordagem à robótica é barata e altamente adaptável”, diz Yin. “Nosso objetivo era unir metamateriais e robótica, e achamos que os resultados são promissores.”

O artigo foi coautor de Haitao Qing, Haoze Sun e Fangjie Qi, que são Ph.D. estudantes da NC State; e por Yaoye Hong, ex-Ph.D. estudante da NC State que agora é pesquisador de pós-doutorado na Universidade da Pensilvânia.