Pesquisadores Desenvolvem Robô Macio Movido a Água Inspirado em Pepinos-Do-Mar

Uma equipe de pesquisadores do Departamento de Engenharia Mecânica da POSTECH desenvolveu um atuador macio auto-operado movido a água, e é mais rápido e forte do que os atuadores macios convencionais. A equipe foi liderada pelo Professor Dong Sung Kim, Dr. Andrew Choi e Hyeonseok Han.

A pesquisa foi publicada na Revista de Química de Materiais A.

MCT e Pepinos-Do-Mar

O novo desenvolvimento foi inspirado no tecido colagenoso mutável (MCT) dos pepinos-do-mar. O corpo de um pepino-do-mar é feito de MCT, que permite que ele endureça ou amoleça dependendo do ambiente ao redor. O módulo elástico dos pepinos-do-mar é capaz de mudar até 10 vezes em apenas alguns segundos, e é isso que permite que eles passem por pequenas fendas ou se inflam para ameaçar predadores. Eles podem fazer isso formando ou destruindo ligações de hidrogênio nos tecidos colagenosos controlando reguladores químicos.

Atuadores são rígidos e podem alterar seus estados físicos usando uma mudança de sinal elétrico, semelhante a um motor ou interruptor. Alguns atuadores macios, por outro lado, são capazes de responder à água e usá-la como fonte de energia. Para robótica macia que requer liberdade de movimento, atuadores macios podem ajudar nesse sentido. Com isso dito, os atuadores macios existentes são frequentemente frágeis e lentos, o que significa que não podem ser aplicados de forma eficaz.

Superior aos Atuadores Macios Convencionais

Os pesquisadores foram inspirados pelo MCT dos pepinos-do-mar, que pode mudar de forma livre reagindo com água. Eles então desenvolveram um atuador que é programável e baseado no hidrogel PNIPAAm em massa, que é extremamente flexível. Ele demonstrou uma força de atuação 200 vezes maior e 300 vezes mais rápida do que os atuadores macios convencionais que dependem da água como fonte de energia. Esses atuadores são capazes de usar a água como fonte de energia mesmo quando está a 80 graus Celsius.

Por meio de vários testes, o atuador demonstrou que era robusto o suficiente para restaurar a forma original quando submetido a 300% de deformação por tração.

De acordo com a equipe, esse atuador pode ser usado em muitos setores diferentes, incluindo os campos industrial e biomédico. Ele também pode fazer uma diferença em robôs industriais, mais especificamente, com garras que atuam como um braço humano e levantam materiais. Esse tipo de robô também pode fechar feridas e atuar como dedos artificiais.

“O robô macio é ativado quando entra em contato com umidade e é flexível e deformável para se adaptar facilmente a vários ambientes,” explicou o Professor Dong Sung Kim. “Esse atuador de hidrogel recém-desenvolvido é muito poderoso e atua rapidamente para permitir operação mesmo em lugares sem eletricidade, usando energia química.”

A pesquisa foi apoiada pelo Programa de Pesquisador de Carreira Média e pelo Programa de Desenvolvimento de Tecnologia Biomédica de Núcleo, financiados pelo Ministério da Ciência e TIC e pela Fundação Nacional de Pesquisa da Coreia, e pelo Projeto Alquimista, financiado pelo Ministério do Comércio, Indústria e Energia.