Na indústria, as pessoas trabalham com robôs. Embora isso possa acelerar a produtividade, traz riscos à saúde e à segurança. Como resultado, alguns robôs devem ser mantidos separados dos trabalhadores humanos. Isso tem um alto custo financeiro e afeta negativamente as interações homem-robô. Se houvesse sensores em robôs para detectar uma pessoa, esses problemas poderiam ser resolvidos, mas os sensores atuais dependem de eletrônicos impraticáveis, rígidos e grossos. Os pesquisadores da TU/e projetaram uma maneira de fazer sensores eletrônicos flexíveis, finos e precisos que superam muitos sensores de corrente. O novo avanço é publicado na Nature Electronics.
Nosso mundo está cheio de robôs. De aspiradores de pó robóticos a passeadores de cães robóticos, incorporamos robôs em muitos aspectos da vida cotidiana. Na indústria, os robôs ajudaram a automatizar muitas tarefas e, no processo, fornecem precisão e velocidade que estão além das capacidades humanas.
No entanto, isso não significa que humanos e robôs não trabalhem juntos na indústria. “Muitas operações industriais exigem interações próximas entre humanos e robôs”, diz o pesquisador Marco Fattori, do departamento de Engenharia Elétrica e da startup TU/e MicroAlign. “Isso significa que os robôs precisam de sensores de proximidade precisos para verificar se alguém se aproxima demais do robô. Assim que alguém é detectado, o robô é desligado para evitar ferimentos na pessoa.”
Muitos dos sensores atuais são baseados em componentes de silício, mas estes são rígidos e espessos, o que torna difícil e caro colocá-los na superfície do robô.
Nova eletrônica impressa flexível
“A alternativa é a eletrônica impressa flexível, mas esse tipo de eletrônica tem menor capacidade em relação aos chips de silício”, observa Eugenio Cantatore, do departamento de Engenharia Elétrica. “Eletrônicos flexíveis são lentos e barulhentos, o que afeta negativamente sua precisão. Mas, diferentemente dos sensores de silício, os flexíveis podem ser colocados em grandes áreas de superfície, são baratos de fabricar e podem ser produzidos em grandes quantidades.”
Assim, para resolver a questão de fazer eletrônicos flexíveis precisos, Fattori e Cantatore, em colaboração com pesquisadores baseados na França, Áustria e Reino Unido, desenvolveram novos eletrônicos flexíveis feitos pela impressão de materiais orgânicos baseados em polímeros. A abordagem de impressão permite a colocação de componentes eletrônicos front-end (a primeira camada eletrônica após o sensor) em cada pixel do dispositivo.
“Na verdade, imprimimos a eletrônica em uma folha de plástico ou papel alumínio, depois colocamos os sensores em outra folha. Depois disso, laminamos as duas folhas juntas, resultando em um sensor ultra-flexível e fino”, diz Fattori. “Esta combinação melhora a qualidade do sinal em comparação com os sensores anteriores.”
O braço do robô
Para este estudo, os pesquisadores colocaram sensores piroelétricos orgânicos infravermelhos de longo comprimento de onda (sensores de calor) na folha flexível. “Criamos uma grande folha flexível preenchida com sensores de calor que podem ser usados para cobrir uma estrutura, como um braço robótico por exemplo”, conta Cantatare.
E foi exatamente isso que os pesquisadores fizeram. Eles envolveram uma folha flexível de sensores de calor em torno de um braço robótico para simular um ambiente de trabalho industrial onde um humano trabalha perto de um robô.
“O sensor flexível funciona como uma espécie de ‘pele artificial’ para o robô. Os sensores de calor permitem que o robô detecte a presença de uma fonte de calor móvel, como uma pessoa, a uma distância de até 0,4 metro”, observa Fattori. “Além disso, os sensores também podem detectar uma mão humana se aproximando de diferentes direções e não apenas diretamente na frente dela”.
Grande promessa
Além de aplicações na indústria com robôs, os pesquisadores observam que a capacidade de produzir sensores flexíveis acessíveis pode ser útil em vários outros campos, como saúde.
Por exemplo, eles podem ser usados para mapear as distribuições de pressão em um colchão e, assim, ajudar os pacientes a evitar escaras. Além disso, eles podem ser usados para verificar se os idosos sofrem quedas em sua casa ou em casas de repouso, incorporando sensores nos pisos. Esses tipos de sensores podem até ser adaptados para monitorar a integridade das asas dos aviões.
Esta pesquisa faz parte de um complexo projeto colaborativo europeu chamado ATLASS. “Após anos de trabalho, demonstramos pela primeira vez com um exemplo prático e útil, a grande promessa de superfícies de detecção impressas de baixo custo que incluem eletrônicos”, diz Cantatore. “Estamos empolgados em usar esses resultados para iniciar novos esforços de pesquisa na TU/e.”
Publicado em 31/05/2022 09h32
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