Robôs Macios Impressos em 4D Podem se Auto-Montar

Um novo robô macio impresso em 4D desenvolvido por pesquisadores da Cell Press é capaz de se auto-montar quando aquecido. Ele pode realizar tarefas como rolar morro acima e navegar em paisagens imprevisíveis. 

O protótipo em forma de tubo foi apresentado na revista Matter em 22 de setembro.

Wei Feng é um cientista de materiais da Universidade de Tianjin, na China, e autor sênior do artigo.

“Como um inseto com antenas, o robô pode superar um pequeno obstáculo. Mas quando o obstáculo é muito alto, ele voltará,” diz Feng. “Todo o processo é espontâneo sem interferência ou controle humano.”

Impresso em 4D Com Quarta Dimensão

O robô é inicialmente uma folha plana e retangular de um elastômero líquido cristalino impresso em 3D, que é um tipo de material plástico que é elástico. Uma vez que a superfície abaixo dessa folha é aquecida, o robô então se torce para formar um tubo que se assemelha a uma mola. O motivo pelo qual esse robô é impresso em 4D em vez de 3D é que a mudança de forma sob estímulo externo adiciona o tempo como uma quarta dimensão.

O contato com a superfície quente causa uma tensão no material após o robô formar um tubo. Isso, por sua vez, faz com que o robô role em uma direção, com a força motriz por trás do movimento sendo extremamente forte. Na verdade, é tão forte que o robô é capaz de subir uma inclinação de 20 graus ou carregar pesos que são até 40 vezes o seu próprio. A velocidade do robô depende do seu comprimento, com os robôs mais longos rolando mais rápido do que os mais curtos. 

Testando os Robôs

Os pesquisadores configuraram esses robôs para realizar tarefas e demonstrar suas habilidades enquanto eram gravados. Um deles incluiu uma corrida entre os robôs de diferentes tamanhos e outro que carregava um carrinho. Nesses vídeos, os robôs também demonstraram como podiam mudar seu comportamento com base no ambiente. Se o robô encontrasse um obstáculo desafiador, ele podia fazer coisas como subir uma etapa ou mudar de direção. 

O autor sênior Feng ficou surpreso com o comportamento do robô.

“Processamos os elastômeros líquidos cristalinos em amostras de várias formas por meio da impressão em 4D e estimulamos essas amostras com luz, calor e eletricidade para observar sua resposta,” diz ele. “Encontramos muitos fenômenos de condução interessantes além da deformação.”

De acordo com os pesquisadores, esses robôs podem ser usados no futuro para realizar tarefas em lugares pequenos e confinados, como em um cano. Eles também podem operar em condições extremas, como superfícies quentes intensas.

“Esperamos que os robôs macios não sejam mais limitados a atuadores simples, que podem apenas mudar de forma em uma posição fixa,” diz Feng.