Nova Lei de Física Descoberta com Impacto Drástico na Robótica

Pesquisadores da Universidade Estadual da Carolina do Norte descobriram uma nova lei de física que deve ter implicações significativas para o campo das tecnologias robóticas. A nova lei ajuda a resolver alguns dos problemas relacionados à pegada de um robô, que geralmente é confiável em muitos campos diferentes. Esses robôs lutam para contabilizar a fricção que ocorre ao pegar objetos, especialmente em ambientes úmidos.

Lilian Hsiao é professora assistente de engenharia química e biomolecular da Universidade Estadual da Carolina do Norte e autora correspondente do artigo. O novo princípio foi desenvolvido por Hsiao e o estudante de pós-graduação Yunhu Peng, que é o primeiro autor.

“Nosso trabalho aqui abre a porta para criar dispositivos hapticos e robóticos mais confiáveis e funcionais em aplicações como telesurgia e manufatura,” diz Hsiao.

Atrito EHL

O principal problema nesta área é a lubrificação elastohidrodinâmica (EHL) de atrito. O atrito EHL ocorre quando duas superfícies sólidas entram em contato com uma camada fina de fluido entre elas. Isso ocorre frequentemente quando dois dedos são esfregados juntos, no caso em que o fluido é a camada fina de óleo naturalmente ocorrente.

O atrito EHL também pode ocorrer quando uma garra robótica levanta um objeto coberto de óleo ou um dispositivo cirúrgico que está sendo usado dentro do corpo. A fricção é o que nos permite segurar e manter coisas sem deixá-las cair.

“Entender a fricção é intuitivo para os humanos — mesmo quando estamos lidando com pratos de sabão,” diz Hsiao. “Mas é extremamente difícil contabilizar o atrito EHL ao desenvolver materiais que controlam as capacidades de agarre em robôs.”

Os engenheiros precisam de um quadro capaz de ser aplicado uniformemente a diferentes padrões, materiais e condições operacionais dinâmicas se quiserem controlar o atrito EHL em alguma medida.

“Essa lei pode ser usada para contabilizar o atrito EHL e pode ser aplicada a muitos sistemas macios diferentes — desde que as superfícies dos objetos sejam padronizadas,” diz Hsiao.

Os padrões de superfície incluem as superfícies ligeiramente elevadas nas pontas dos nossos dedos ou as ranhuras presentes na superfície de uma ferramenta robótica.

O novo princípio depende de quatro equações para contabilizar todas as forças físicas presentes no atrito EHL. A equipe de pesquisa demonstrou três sistemas, incluindo dedos humanos, uma ponta de dedo robótica bio-inspirada e uma ferramenta tribo-rheometer, que pode medir forças de atrito.

“Esses resultados são muito úteis em mãos robóticas que têm controles mais nuances para lidar com processos de manufatura de forma confiável,” diz Hsiao. “E tem aplicações óbvias no campo da telesurgia, em que os cirurgiões controlam dispositivos robóticos de forma remota para realizar procedimentos cirúrgicos. Consideramos isso como um avanço fundamental para entender o toque e controlar o toque em sistemas sintéticos.”