Engenheiros se Inspiraram na Natureza para Desenvolver um Acesso Robótico de Ação Suave

Engenheiros da Universidade da Geórgia seguiram o padrão cada vez mais crescente de se inspirar na natureza para desenvolver robótica. Embora seja com frequência características de animais na natureza, como braços de polvo, desta vez a equipe olhou para as vagens de feijão para desenvolver um acessório robótico de ação suave.

As características mais inspiradoras das vagens de feijão e outras plantas enroscadas 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 maneira semelhante, segurando firmemente, mas com delicadeza, objetos de até um milímetro de diâmetro.

Mable Fok é professora associada e autora principal do estudo.

“Tentamos diferentes projetos, mas não estávamos satisfeitos com os resultados, então me lembrei das vagens de feijão que cultivei em nosso jardim há alguns anos”, disse Fok. “Essa planta pode segurar outras plantas ou corda tão firmemente. Então, fiz algumas pesquisas sobre plantas enroscadas 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 de computador; e Xianqiao Wang, professora associada na Faculdade de Engenharia. 

“O nosso robô de ação enroscada 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 enroscamento único, o acessório robótico de ação suave funciona bem em áreas confinadas e precisa de apenas um pequeno espaço de operação.”

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 enroscamento, os parâmetros físicos do alvo e quaisquer perturbações externas que possam causar que o alvo se solte”, disse Fok.

O acessório robótico de ação suave tem pouco mais de sete centímetros de comprimento e é construído de silicone. Os pesquisadores acreditam que ele possa ser aplicado 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 do acessório robótico de ação suave 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 retificado. Além de ser eficaz, o dispositivo tem excelente repetibilidade, alta precisão de enroscamento e detecção precisa de perturbações externas.

A equipe agora trabalhará na melhoria 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 de ação suave enroscada com seu sensor de fibra óptica embutido forma um bloco de construção para um robô de ação suave mais abrangente. Ter um design e controle mais simples é definitivamente uma vantagem”, disse Fok.