Pesquisadores Avançam na Próxima Geração de Robótica Suave

Pesquisadores da Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Science (SEAS) desenvolveram válvulas suaves acionadas eletricamente que podem controlar atuadores suaves hidráulicos. De acordo com a equipe, essas válvulas podem ser aplicadas em dispositivos assistivos e terapêuticos, garras suaves, robôs suaves bio-inspirados, robôs cirúrgicos e muito mais.

Desafio de Construir Robôs Suaves

Os pesquisadores ainda lutam para construir robôs suaves completamente, pois eles requerem muitos componentes para alimentar os dispositivos, e esses dispositivos são rígidos. Robôs suaves impulsionados por fluidos pressurizados abrem novas oportunidades para interagir com objetos delicados, o que os robôs rígidos tradicionais não podem fazer. É por isso que o novo desenvolvimento é tão crucial.

A pesquisa foi publicada nos Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Ela foi apoiada pela National Science Foundation e pela National Robotic Initiative.

Robert J. Wood é um professor de Engenharia e Ciências Aplicadas da SEAS e autor sênior da pesquisa.

“Os sistemas de regulação rígidos atuais limitam consideravelmente a adaptabilidade e a mobilidade dos robôs suaves impulsionados por fluidos”, disse Wood. “Aqui, desenvolvemos válvulas suaves e leves para controlar atuadores hidráulicos suaves que abrem possibilidades para controles suaves a bordo para robôs suaves fluidos futuros.”

Válvulas Suaves

Embora as válvulas suaves tenham existido por um tempo, nenhuma delas ainda alcançou a pressão ou as taxas de fluxo necessárias para os atuadores hidráulicos existentes. Para contornar isso, a equipe desenvolveu novos atuadores de elastômero dielétrico dinâmico acionados eletricamente, ou DEAs. Com uma densidade de potência ultra-alta e leve, esses atuadores suaves podem funcionar por centenas de milhares de ciclos.

A equipe então combinou os novos atuadores de elastômero dielétrico com um canal suave, o que criou uma válvula suave para controle fluido.

Siyi Xu é um estudante de pós-graduação da SEAS e autor principal do artigo.

“Essas válvulas suaves têm um tempo de resposta rápido e são capazes de controlar a pressão e as taxas de fluxo fluido que atendem às necessidades dos atuadores hidráulicos”, disse Xu. “Essas válvulas nos dão controle rápido e poderoso de atuadores hidráulicos macro e pequena escala com volume interno variando de centenas de microlitros a dezenas de mililitros.”

Os pesquisadores usaram as válvulas suaves DEA para demonstrar o controle de atuadores hidráulicos de diferentes volumes. Eles conseguiram controlar independentemente vários atuadores alimentados por uma única fonte de pressão.

“Essa válvula DEA compacta e leve é capaz de controle elétrico sem precedentes de atuadores hidráulicos, mostrando o potencial para controle de movimento a bordo de robôs suaves fluidos futuros”, disse Xu.

Outros co-autores da pesquisa incluíram Yufeng Chen, Nak-Seung Patrick Hyun e Kaitlyn Becker.