Engenheiros se inspiram na natureza para desenvolver garras robóticas macias

Engenheiros da Universidade da Geórgia seguiram o padrão cada vez maior de se basear na natureza para desenvolver a robótica. Embora muitas vezes sejam características de animais na natureza, como braços de polvo, este caso envolveu a equipe que procurava feijões para desenvolver uma pinça robótica macia.

As características mais inspiradoras das vagens e outras plantas gêmeas para os pesquisadores foram seus brotos sensíveis ao toque, que são usados ​​para envolver suportes. O robô desenvolvido pela equipe da UGA pode se comportar de maneira semelhante, agarrando objetos com firmeza, mas com cuidado, até um milímetro de diâmetro.

Mable Fok é professor associado e principal autor do estudo.

“Tentamos designs diferentes, mas não ficamos satisfeitos com os resultados, então me lembrei das vagens que plantei em nosso jardim há alguns anos”, disse Fok. “Esta planta pode se agarrar a outras plantas ou cordas com tanta força. Então, fiz algumas pesquisas sobre plantas gêmeas e achei que era um bom design da natureza para explorarmos.”

O novo estudo foi publicado na revista Ótica Express.

A equipe também incluiu Mei Yang e Ning Liu, candidatos a doutorado em engenharia; Liam Paul Cooper, que é estudante de graduação em engenharia de sistemas de computação; e Xianqiao Wang, professor associado da Faculdade de Engenharia. 

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

O dispositivo robótico

Outro aspecto exclusivo do dispositivo UGA é um sensor embutido que fornece feedback crítico em tempo real, o que o coloca à frente de outras robóticas do mercado.

“Incorporamos um sensor de fibra ótica no meio da espinha elástica do robô que pode detectar o ângulo de entrelaçamento, os parâmetros físicos do alvo e quaisquer distúrbios externos que possam fazer com que o alvo se solte”, disse Fok.

A garra robótica macia tem pouco mais de três polegadas de comprimento e é feita de silicone. Os pesquisadores acreditam que poderia ser aplicado em setores como agricultura, medicina e pesquisa. Aplicações específicas incluem embalagem de produtos agrícolas, como plantas delicadas, robótica cirúrgica e manuseio de amostras de pesquisa em tubos de vidro.

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

A equipe agora trabalhará para melhorar o controle de feedback automático, sobre o qual as leituras do sensor de fibra ótica fornecerão informações. Eles também procurarão miniaturizar o design, tornando-o mais aplicável como um dispositivo biomédico.

“Este robô macio entrelaçado 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.