Pesquisadores Desenvolvem Braço Robótico Inspirado em Polvo

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

O novo desenvolvimento é outro 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 é a ventosa, que pode formar selos fortes em superfícies ásperas debaixo d’água.

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

“A maioria das pesquisas anteriores sobre robôs inspirados em polvo 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.

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O primeiro passo dado pelos pesquisadores foi estudar o ângulo de afunilamento dos braços de polvo reais. Eles então descobriram qual design seria o melhor para um robô macio dobrar 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-autor principal e estudante de Ph.D. da Beihang University. Ele é o co-inventor do Festo Tentacle Gripper. É a primeira implementação totalmente integrada de seu tipo em um protótipo comercial.

“Nós imitamos a estrutura geral e a distribuição dessas ventosas para nossos atuadores macios”, 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 macio é controlado pelos pesquisadores com duas válvulas. Uma válvula é usada para aplicar pressão para dobrar 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, envolva-o e o libere.

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

Katia Bertoldi é co-autora sênior do estudo e professora de Mecânica Aplicada e SEAS.

“Os resultados de nosso estudo não apenas fornecem novas perspectivas sobre a criação de atuadores robóticos macios 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 de afunilamento do braço em diferentes espécies de polvo”, disse Bertoldi.