Robôs de micro-tamanho podem ter inúmeras aplicações valiosas, por exemplo, ajudar humanos durante missões de busca e resgate, conduzir procedimentos cirúrgicos precisos e intervenções agrícolas. Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) criaram recentemente um pequeno robô voador baseado em uma classe de músculos artificiais conhecidos como atuadores de elastômero dielétrico (DEAs).
Este novo robô, apresentado em um artigo publicado no jornal Wiley’s Advanced Materials, superou significativamente o desempenho de muitos microssistemas baseados em DEA desenvolvidos no passado. Mais notavelmente, o robô pode operar em baixas tensões e tem alta resistência, apesar de seu tamanho diminuto.
“Nosso grupo tem uma visão de longo prazo de criar um enxame de robôs semelhantes a insetos que podem realizar tarefas complexas, como polinização assistida e busca e resgate coletivo”, disse Kevin Chen, um dos pesquisadores que realizou o estudo. Tech Xplore. “Desde três anos atrás, temos trabalhado no desenvolvimento de robôs aéreos que são movidos por atuadores macios semelhantes a músculos.”
Em sua pesquisa anterior, Chen e seus colegas apresentaram vários micro-robôs que podiam voar muito bem, realizando movimentos acrobáticos no ar e se recuperando rapidamente após colidir com outros objetos. Apesar desses resultados promissores, os atuadores macios que sustentam esses sistemas exigiam uma alta tensão de acionamento de 2 kV, o que impedia os robôs de operar sem uma fonte de alimentação externa.
“Para voar sem fios, o atuador flexível precisa operar com uma tensão mais baixa”, explicou Chen. “Portanto, o objetivo principal de nosso estudo recente foi reduzir a tensão operacional de DEAs semelhantes a músculos.”
Os atuadores que sustentam o subgrama de robô recém-desenvolvido do MIT funcionam como um par de capacitores flexíveis. Em outras palavras, quando uma voltagem é aplicada a eles, uma força eletrostática comprime os atuadores e os faz deformar, da mesma forma que músculos humanos e animais se contraem.
“Este pequeno atuador oscila 400 vezes a cada segundo e seu movimento impulsiona um par de asas batendo, que geram força de sustentação e permitem que o robô voe”, disse Chen. “Comparado com outros pequenos robôs voadores, nosso robô macio tem a vantagem única de ser robusto e ágil. Ele pode colidir com obstáculos durante o vôo e se recuperar e pode fazer uma volta de 360 graus em 0,16 segundos.”
Ao desenvolver seu robô, Chen e seus colegas se inspiraram na natureza e nos intrincados mecanismos biológicos que sustentam a locomoção animal. Em última análise, eles desejavam reproduzir artificialmente as capacidades de vôo dos insetos, mas com uma voltagem motriz mais baixa do que a necessária para operar os sistemas que eles criaram no passado.
“Em comparação com o trabalho anterior, a tensão de acionamento dos atuadores suaves é reduzida de 2 kV para 500 V”, disse Chen. “Além disso, a elevação líquida do robô aumenta em 80 por cento. Com menor tensão de operação e mais carga útil, este trabalho abre oportunidades para incorporar baterias e eletrônica de potência. Acreditamos que este trabalho seja um marco importante para o desenvolvimento de robôs aéreos autônomos de energia movidos a soft atuadores. ”
O design baseado em DEA introduzido por esta equipe de pesquisadores poderá em breve abrir o caminho para o desenvolvimento de micro robôs cada vez mais avançados e sem amarras. Por exemplo, pode inspirar a criação de robôs biomiméticos sofisticados que podem se misturar ao ambiente circundante, incluindo robôs que se assemelham a libélulas ou colibris.
“Agora estamos explorando duas direções de pesquisa diferentes”, acrescentou Chen. “Em primeiro lugar, continuaremos a reduzir a tensão de operação DEA e nosso próximo objetivo é reduzi-la para menos de 100 V, pois isso abriria mais oportunidades para o projeto de circuitos em miniatura. Em segundo lugar, projetaremos pequenos circuitos e baterias para nosso minúsculo robô . Esperamos que um dia nosso robô carregue suas próprias fontes de energia e voe sem fios. ”
Publicado em 19/12/2021 16h45
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