Engenheiros Desenvolvem Mão Robótica de Borracha Capaz de Jogar Nintendo

Pesquisadores e engenheiros da Universidade de Maryland criaram uma mão robótica de borracha impressa em 3D que é capaz de jogar o Super Mario Bros. da Nintendo.

Em um avanço incrível na agilidade das mãos robóticas, a pesquisa foi apresentada em Science Advances.

O campo da robótica de borracha se concentra em robôs flexíveis e infláveis que são alimentados por água ou ar, enquanto os robôs tradicionais são alimentados por eletricidade. Há um aumento no interesse pela robótica de borracha devido à sua segurança e adaptabilidade, o que os levou a serem frequentemente usados em próteses e dispositivos médicos. No entanto, até a nova pesquisa, era difícil controlar os fluidos que permitem que os robôs se dobrem e se movam.

A equipe de pesquisa foi liderada pelo professor assistente de engenharia mecânica da Universidade de Maryland, Ryan D. Sochol. O grande avanço da equipe ocorreu quando eles conseguiram imprimir em 3D robôs de borracha completamente montados com circuitos fluidos integrados, e tudo isso foi feito em um único passo.

Joshua Hubbard é co-autor principal.

“Anteriormente, cada dedo de uma mão robótica de borracha precisaria de sua própria linha de controle, o que pode limitar a portabilidade e a utilidade”, explica Hubbard. “Mas, imprimindo em 3D a mão robótica de borracha com nossos transistores fluidos integrados, ela pode jogar Nintendo com base em apenas uma entrada de pressão.”

Imagem: Universidade de Maryland

Demonstrando o Robô

A equipe demonstrou a mão robótica de borracha projetando um circuito fluido integrado que a permitia operar em resposta a uma única pressão de controle. Ao aplicar uma pressão baixa, a equipe podia fazer com que o primeiro dedo pressionasse o controle da Nintendo para fazer Mario andar. Ao aplicar uma pressão alta, Mario pulava.

A mão dependia de um programa definido que comutava automaticamente entre pressões baixas, médias e altas, e conseguiu operar o controle da Nintendo com sucesso e completar o primeiro nível do jogo em menos de 90 segundos.

Ruben Acevedo é um recém-formado Ph.D. e co-autor do estudo.

“Recentemente, vários grupos tentaram aproveitar os circuitos fluidos para melhorar a autonomia dos robôs de borracha”, disse Acevedo, “mas os métodos para construir e integrar esses circuitos fluidos com os robôs podem levar dias ou semanas, com um alto grau de mão de obra manual e habilidade técnica.”

Impressão 3D

A equipe contou com a “Impressão 3D PolyJet”, que tem muitas camadas de ‘tintas’ de multi-materiais empilhadas umas sobre as outras em 3D.

Kristen Edwards é co-autora do estudo.

“Dentro do prazo de um dia e com mão de obra mínima, os pesquisadores agora podem ir do início da impressão 3D ao ter robôs de borracha completos — incluindo todos os atuadores de borracha, elementos de circuito fluido e recursos do corpo — prontos para uso”, disse Edwards

Escolher Mario não foi apenas uma decisão baseada na diversão, mas serviu como uma maneira precisa de medir a agilidade da mão. O tempo e a estrutura do jogo já estavam estabelecidos, com um único erro encerrando o jogo. Isso forneceu uma nova maneira de avaliar o robô.

Outros Avanços de Pesquisa e Acesso Aberto

O artigo de pesquisa da equipe também detalhou robôs de borracha inspirados em tartarugas-terrapin, que foram todos impressos no Terrapin Works 3D Printing Hub da UMD.

A estratégia da equipe também é de código aberto, e o artigo é de acesso aberto para que qualquer pessoa possa lê-lo. A equipe também vinculou seus materiais suplementares a um GitHub, e inclui todos os arquivos de design eletrônico.

“Estamos compartilhando livremente todos os nossos arquivos de design para que qualquer pessoa possa baixar, modificar sob demanda e imprimir em 3D — seja com sua própria impressora ou por meio de um serviço de impressão como o nosso — todos os robôs de borracha e elementos de circuito fluido do nosso trabalho”, disse Sochol. “É nossa esperança que essa estratégia de impressão 3D de código aberto amplie a acessibilidade, disseminação, reprodutibilidade e adoção de robôs de borracha com circuitos fluidos integrados e, em seguida, acelere o avanço no campo.”

A equipe agora está olhando para como sua técnica pode ser usada para aplicações biomédicas, como dispositivos de reabilitação, ferramentas cirúrgicas e próteses personalizadas.