Engenheiros Recorrem à Natureza para Desenvolver Pinça Robótica Macia

Engenheiros da Universidade da Geórgia seguiram o padrão cada vez mais comum de recorrer à natureza para desenvolver robótica. Embora seja comum que sejam características de animais na natureza, como os braços de polvo, desta vez a equipe se inspirou nos feijões de vara para desenvolver uma pinça robótica macia.

As características mais inspiradoras dos feijões de vara e de outras plantas trepadeiras para os pesquisadores foram seus brotos sensíveis ao toque, que são usados para se envolver em suportes. O robô desenvolvido pela equipe da UGA pode se comportar de forma semelhante, agarrando objetos firmemente, mas com delicadeza, desde objetos com diâmetro de um milímetro.

Mable Fok é professora associada e autora principal do estudo.

“Tentamos diferentes projetos, mas não estávamos satisfeitos com os resultados, então me lembrei dos feijões de vara que cultivei em nosso jardim há alguns anos”, disse Fok. “Essa planta pode segurar outras plantas ou cordas com tanta força. Então, fiz algumas pesquisas sobre plantas trepadeiras e pensei que era um bom design da natureza para explorarmos.”

O novo estudo foi publicado na revista Optics Express.

A equipe também incluiu Mei Yang e Ning Liu, candidatos a doutorado em engenharia; Liam Paul Cooper, que é um estudante de graduação em engenharia de sistemas computacionais; e Xianqiao Wang, professora associada na Faculdade de Engenharia. 

“A ação de enrolamento do nosso robô só requer um controle pneumático simples, o que simplifica muito sua operação, eliminando a necessidade de coordenação complexa entre vários controles pneumáticos”, continuou Fok. “Como usamos um movimento de enrolamento único, a pinça robótica macia funciona bem em áreas confinadas e precisa de apenas um pequeno espaço operacional.”

O Dispositivo Robótico

Outro aspecto único do dispositivo da UGA é um sensor embutido que fornece feedback crítico em tempo real, o que o coloca à frente de outros robôs no mercado.

“Embutimos um sensor de fibra óptica no meio da espinha elástica do robô que pode detectar o ângulo de enrolamento, os parâmetros físicos do alvo e quaisquer distúrbios externos que possam causar que o alvo se solte”, disse Fok.

A pinça robótica macia tem pouco mais de três polegadas de comprimento e é construída de silicone. Os pesquisadores acreditam que ela possa ser aplicada em setores como agricultura, medicina e pesquisa. Aplicações específicas incluem embalagem de produtos agrícolas, como plantas delicadas, robótica cirúrgica e manipulação de amostras de pesquisa em tubos de vidro.

O estudo demonstrou a eficácia da pinça robótica macia ao agarrar objetos como lápis e pincéis. Ela foi capaz de trabalhar com um item tão pequeno quanto um fio fino em um clipe de papel retificado. Além de ser eficaz, o dispositivo tem excelente repetibilidade, alta precisão de enrolamento e detecção precisa de distúrbios externos.

A equipe agora trabalhará no aprimoramento do controle de feedback automático, que as leituras do sensor de fibra óptica fornecerão insights. Eles também buscarão miniaturizar o design, tornando-o mais aplicável como um dispositivo biomédico.

“Esse robô macio de enrolamento com seu sensor de fibra óptica embutido forma um bloco de construção para um robô macio mais abrangente. Ter um design e controle mais simples é definitivamente uma vantagem”, disse Fok.