O mecanismo de inspiração muscular alimenta pequenos robôs de insetos autônomos

A ciência freqüentemente se inspira no mundo natural. Afinal, a natureza teve bilhões de anos para aperfeiçoar seus sistemas e processos. Seguindo a sugestão dos músculos moluscos, os pesquisadores desenvolveram um atuador de baixa tensão e músculo que pode ajudar os robôs macios em escala de insetos a rastejar, nadar e pular autonomamente em ambientes do mundo real. O trabalho deles resolve um desafio de longa data na robótica suave: permitir que pequenos robôs se movam por conta própria sem sacrificar o poder ou a precisão.

Os músculos são tecidos moles que funcionam contratando e relaxando para causar movimento. Os músculos de insetos são particularmente bons nisso, porque são incrivelmente poderosos para seu tamanho pequeno. Da mesma forma, os atuadores são dispositivos que convertem energia mecânica em movimento.

No entanto, quando se trata de robótica, criando pequenos e poderosos atuadores que se movem com a mesma agilidade, precisão e resiliência como músculo biológico se mostrou desafiador. Além disso, os motores rígidos nos sistemas robóticos atuais são difíceis de diminuir porque eles se quebram facilmente.

No trabalho publicado em Naturezaos pesquisadores descrevem como superaram esses desafios, desenvolvendo um mecanismo eletromagnético de inspiração muscular que combina polímeros moles (materiais elastoméricos) com uma bobina elétrica entrelaçada com pequenos ímãs. O resultado é um sistema que imita os músculos de Molusks de captura. Por exemplo, ele pode manter sua posição em um estado biestável sem usar energia contínua. Os moluscos mantêm suas conchas fechadas com energia mínima.

A durabilidade é outra das principais vantagens da nova tecnologia. Como os atuadores são feitos de um material muito flexível, eles podem suportar milhões de movimentos e sobreviver a gotas de até 30 metros.

Colocando os atuadores em seus passos

Para testar seu atuador, a equipe de pesquisa desenvolveu vários robôs macios do tamanho de insetos capazes de rastejar, nadar e pular autonomamente. Eles foram colocados em uma série de testes em uma variedade de ambientes e superfícies, como pedra áspera, solo e vidro. Alguns tiveram que concluir os cursos de obstáculos enquanto realizavam operações de detecção, enquanto os bots de natação foram testados no laboratório e no rio.

O sucesso desses testes destaca a versatilidade e a força do atuador, abrindo a porta para uma ampla variedade de aplicações em potencial.

Como afirmam os pesquisadores, “esse mecanismo eletromagnético inspirado muscular, facilitado por variações estruturais elásticas, expande a autonomia e as capacidades funcionais de robôs macios em pequena escala, com possíveis aplicações em resgate e detecção crítica de sinais”.

Esses pequenos bots podem ser usados em operações de pesquisa e salvamento e para inspecionar áreas muito perigosas ou difíceis para o acesso das pessoas. A tecnologia também tem potencial para uso na exploração das cavernas e no desenvolvimento de ferramentas médicas minimamente invasivas.

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