Pesquisadores desenvolvem braço robótico macio inspirado em polvo

Pesquisadores da Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) e da Beihang University desenvolveram um braço robótico macio baseado em um polvo. Ele pode segurar, mover e manipular uma variedade de objetos diferentes com seu design flexível e cônico. O braço do robô consiste em ventosas que o ajudam a segurar com mais firmeza 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 deles 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 fortes vedações em superfícies ásperas debaixo d'água. 

August Domel é um Ph.D recente. graduado em Harvard e co-primeiro autor do artigo. 

“A maioria das pesquisas anteriores sobre robôs inspirados em polvos se concentrava 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 uma única garra pequena seja usada para uma ampla gama de objetos que, de outra forma, exigiriam o uso de várias garras.”

A pesquisa foi publicada em Robótica Suave. 

O primeiro passo dado pelos pesquisadores foi estudar o ângulo cônico dos braços reais do polvo. Eles então descobriram qual projeto seria melhor para um robô flexível dobrar e agarrar objetos. A equipe estudou o layout e a estrutura das ventosas e encontrou uma forma de incorporá-las ao novo design. 

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

“Imitamos a estrutura geral e a distribuição dessas ventosas para nossos atuadores macios”, disse Xie. “Embora nosso design seja muito mais simples do que sua contraparte biológica, esses otários biomiméticos baseados em vácuo podem se conectar a 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 engata as ventosas. Os pesquisadores podem alterar a pressão e o vácuo para fazer o braço se prender a um objeto, envolvê-lo e soltá-lo. 

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

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

“Os resultados de nosso estudo não apenas fornecem novos insights sobre a criação de atuadores robóticos macios de próxima geração para agarrar uma ampla gama de objetos morfologicamente diversos, mas também contribuem para nossa compreensão do significado funcional da variabilidade do ângulo de conicidade do braço entre as espécies de polvo, disse Bertoldi.