Físicos Avançam em Robôs Shape-Shifter de Próxima Geração

Uma equipe de físicos da Universidade de Bath descobriu uma nova maneira de revestir robôs macios com materiais que os permitem se mover e funcionar de forma mais eficaz. O novo avanço levará à próxima geração de robôs shape-shifter.

A pesquisa foi publicada no jornal científico Science Advances.

Avanço Importante em Matéria Ativa

De acordo com os autores do estudo, o novo avanço em ‘matéria ativa’ pode ser um ponto de inflexão importante no design de robôs. Se o conceito for desenvolvido ainda mais, os especialistas poderão eventualmente determinar a forma, o comportamento e o movimento de um sólido macio por meio de atividade humana controlada em sua superfície, em vez de sua elasticidade natural.

A superfície da maioria dos materiais macios se contrai em uma esfera, semelhante à forma como a água se forma em gotas. Isso ocorre devido à superfície dos líquidos e outros materiais macios se contrair naturalmente para a menor área de superfície possível. No entanto, a matéria ativa pode ser projetada para não seguir esse padrão.

Com essas técnicas e matéria ativa, os especialistas esperam que a próxima geração de máquinas seja feita de muitas unidades ativas individuais que trabalham juntas para determinar o movimento e a função da máquina. Anteriormente, essas máquinas eram controladas por um controlador central. O novo design é semelhante à forma como nossos próprios tecidos biológicos funcionam.

Projetando Novas Máquinas Macias

Os cientistas podem usar esse design para criar máquinas macias com braços feitos de materiais flexíveis alimentados por robôs localizados na superfície dos materiais. Outra possibilidade é alterar o tamanho e a forma de cápsulas de entrega de medicamentos revestindo a superfície de nanopartículas com um material ativo e responsivo.

De acordo com o Dr. Jack Binysh, primeiro autor do estudo, um dos aspectos mais interessantes do novo desenvolvimento é que ele desafia a forma como olhamos para as “regras familiares da natureza”.

“A matéria ativa nos faz olhar para as regras familiares da natureza — regras como o fato de que a tensão superficial deve ser positiva — de uma nova perspectiva. Ver o que acontece se quebrarmos essas regras e como podemos aproveitar os resultados é um lugar emocionante para fazer pesquisa”, diz o Dr. Binysh.

O Dr. Anton Souslov é um autor correspondente da pesquisa.

“Este estudo é uma importante prova de conceito e tem muitas implicações úteis. Por exemplo, a tecnologia futura pode produzir robôs macios que sejam ainda mais flexíveis e melhores em pegar e manipular materiais delicados”, diz o Dr. Souslov.

Os pesquisadores desenvolveram teoria e simulações para descrever um sólido macio 3D com uma superfície que experimenta estresses ativos. Os resultados demonstraram que os estresses ativos expandem a superfície do material e puxam o sólido por baixo, o que causa uma mudança de forma global. A forma assumida pelo sólido pode então ser alterada alterando as propriedades elásticas do material.

A equipe de pesquisadores agora buscará aplicar esse princípio para projetar robôs mais específicos e mergulhar mais fundo no comportamento coletivo e no que acontece quando múltiplos sólidos ativos são embalados juntos.