Pesquisadores Desenvolvem Braço Robótico Flexível Inspirado em Polvo

Pesquisadores na Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) e na Beihang University desenvolveram um braço robótico flexível baseado em um polvo. Ele pode segurar, mover e manipular uma variedade de objetos diferentes com seu design flexível e cônico. O braço robótico consiste em ventosas que ajudam a ter uma pegada mais firme ao segurar objetos de várias formas, tamanhos e texturas. 

O novo desenvolvimento é mais um exemplo de robótica baseada na natureza. Em um polvo, dois terços dos neurônios estão localizados em seus braços, basicamente tornando cada um independente. Os braços de um polvo são capazes de desatar nós, abrir garrafas à prova de crianças e envolver presas de várias formas e tamanhos. Um dos aspectos mais impressionantes dos braços são as ventosas, que podem formar selos fortes em superfícies ásperas debaixo d’água. 

August Domel é um recém-formado Ph.D. da Harvard e co-primeiro autor do artigo. 

“A maioria das pesquisas anteriores sobre robôs inspirados em polvos se concentrou em imitar a sucção ou o movimento do braço, mas não ambos”, disse Domel. “Nossa pesquisa é a primeira a quantificar os ângulos de afunilamento dos braços e as funções combinadas de flexão e sucção, o que permite que um único pequeno manipulador seja usado para uma ampla gama de objetos que normalmente exigiriam o uso de vários manipuladores.”

A pesquisa foi publicada em Soft Robotics. 

https://www.youtube.com/watch?v=8IXncY4L_nc&feature=emb_title

O primeiro passo dado pelos pesquisadores foi estudar o ângulo de afunilamento de braços de polvo reais. Em seguida, descobriram qual design seria o melhor para um robô flexível se curvar e agarrar objetos. A equipe estudou o layout e a estrutura das ventosas e encontrou uma maneira de incorporá-las no novo design. 

Zhexin Xie é co-primeiro autor e estudante de Ph.D. na Beihang University. Ele é o co-inventor do Festo Tentacle Gripper. É a primeira implementação totalmente integrada do seu tipo em um protótipo comercial.

“Nós imitamos a estrutura geral e a distribuição dessas ventosas para nossos atuadores flexíveis”, disse Xie. “Embora nosso design seja muito mais simples do que seu contraparte biológico, essas ventosas biomiméticas baseadas em vácuo podem se fixar em quase qualquer objeto.”

O braço robótico flexível é controlado pelos pesquisadores com duas válvulas. Uma válvula é usada para aplicar pressão para curvar o braço, e a outra é para um vácuo que engaja as ventosas. Os pesquisadores podem alterar a pressão e o vácuo para fazer com que o braço se fixe em um objeto, o envolva e o libere. 

O dispositivo foi testado com sucesso pelos pesquisadores em vários objetos diferentes, incluindo folhas de plástico finas, canecas de café, tubos de teste, ovos e caranguejos vivos. Devido ao design de afunilamento, o braço robótico flexível foi capaz de operar em espaços confinados para recuperar objetos.

Katia Bertoldi é co-autor sênior do estudo e o William e Ami Kuan Danoff Professor de Mecânica Aplicada e SEAS. 

“Os resultados de nosso estudo não apenas fornecem novas informações sobre a criação de atuadores robóticos flexíveis de próxima geração para segurar uma ampla gama de objetos morfologicamente diversos, mas também contribuem para nossa compreensão da significância funcional da variabilidade do ângulo do braço em diferentes espécies de polvo”, disse Bertoldi.