Pesquisadores Criam Novos Sistemas de Controle para Robôs Macios

Uma equipe de pesquisadores de robótica, engenheiros e cientistas de materiais da Rice University e da Harvard University demonstrou opções de sistemas de controle analógicos e acionados por ar para robôs macios. A equipe mostrou que é possível desenvolver circuitos não eletrônicos programáveis para controlar as ações de robôs macios. Esses circuitos funcionam processando informações codificadas em explosões de ar comprimido. 

A pesquisa foi publicada no Proceedings of the National Academy of Sciences. 

Criando o Sistema de Controle

Colter Decker é o autor principal do estudo e um estudante de graduação da Rice. 

“Parte da beleza desse sistema é que realmente conseguimos reduzir a computação aos seus componentes básicos”, disse Decker. 

Ele também disse que os sistemas de controle eletrônicos foram aprimorados por décadas, e ao recriar a circuitaria do computador “com análogos de pressão e taxa de fluxo em vez de voltagem e corrente”, é mais fácil incorporar computação pneumática. 

Decker criou o sistema de controle de robô macio principalmente com materiais do dia a dia, como canudos de plástico e elásticos. Nos experimentos, o sistema demonstrou portas lógicas acionadas por ar que podiam ser configuradas para realizar operações referidas como funções booleanas, que são cruciais para a computação moderna. 

“O objetivo nunca foi substituir completamente os computadores eletrônicos”, disse Decker. 

Em muitos casos, os robôs macios ou os dispositivos vestíveis só precisam ser programados para alguns movimentos simples. Quanto à nova tecnologia, é possível que ela “seria muito mais barata e segura para uso e muito mais durável” do que os controles eletrônicos tradicionais. 

O novo projeto foi uma colaboração entre vários grupos de pesquisa e um total de nove coautores. 

A equipe criou dois componentes. O primeiro é um atuador semelhante a um pistão que traduz a pressão do ar em força mecânica. E o segundo é uma válvula que pode ser ligada e desligada. Os componentes foram construídos a partir de várias partes, incluindo canudos de plástico, tubos de plástico flexíveis, elásticos, papel de pergaminho e folhas de poliuretano termoplástico. 

Combinando Componentes em um Dispositivo Único

Os dois componentes podiam ser combinados em um dispositivo único, que era uma válvula bistável que funcionava como um interruptor e usava a pressão do ar como entrada e saída. Uma quantidade específica de pressão do ar resulta no interruptor sendo alternado entre os dois estados, e as válvulas eram mantidas fechadas por elásticos e programadas adicionando ou subtraindo elásticos. Isso resultou em uma mudança na quantidade de pressão necessária para ativação. 

Testes demonstraram que os circuitos podiam ser usados para controlar um robô macio em forma de mão, um travesseiro pneumático e um robô do tamanho de uma caixa de sapatos que andava um número pré-programado de passos para recuperar um objeto. 

Daniel Preston é professor assistente de engenharia mecânica da Rice e coautor do estudo. 

“O maior feito nesse trabalho é a incorporação de controle digital e analógico na mesma arquitetura do sistema”, disse Preston. 

Com ambos, os circuitos de controle pneumáticos podem ser programados digitalmente com os “uns e zeros que você pensa em um computador tradicional. Mas também podemos trazer capacidades analógicas, coisas que são contínuas.” ele continua. “Isso nos permite realmente simplificar a arquitetura geral do sistema e alcançar novas capacidades que não eram acessíveis em trabalhos anteriores.”