Pesquisadores de Harvard constroem polvo pneumático

Descrevendo seu trabalho na revista Nature, os pesquisadores disseram que a robótica suave pode revolucionar a maneira como os humanos interagem com as máquinas. Esforços anteriores para construir robôs totalmente compatíveis enfrentaram barreiras. Outros robôs de corpo mole alojavam fontes de alimentação rígidas ou foram amarrados a sistemas elétricos ou pneumáticos externos.

"Uma visão de longa data para o campo da robótica eletrônica foi criar robôs totalmente flexíveis, mas a luta sempre foi em substituir componentes rígidos, como baterias e controles eletrônicos, por sistemas eletrônicos análogos e, em seguida, montar tudo", afirmou. Robert Wood, professor da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas de Harvard John A. Paulson. "Esta pesquisa demonstra que podemos fabricar facilmente os principais componentes de um robô simples e totalmente macio, que estabelece as bases para projetos mais complexos".

O dispositivo, que mede cerca de 7 cm de diâmetro e tem a forma de um pequeno polvo, é feito de géis de silicone de dureza variada. O octobot de Harvard é baseado em "pneumático", alimentado por gás sob pressão, mas não por ar comprimido. Em vez disso, uma pequena quantidade de solução de peróxido de hidrogênio a 50% em uma célula de combustível reage com um catalisador de platina e transforma o líquido em uma grande quantidade de gás, que flui para os braços do octobot e infla compartimentos dentro dos oito membros separados. A ventilação subsequente do gás retrai os braços para sua posição original.

O octobot não depende de controles eletrônicos. Em vez disso, os pesquisadores usaram a lógica microfluídica como um controlador flexível e um método de impressão 3D incorporado de vários materiais para fabricar redes pneumáticas dentro de um corpo de robô elastomérico moldado. Uma abordagem de montagem híbrida permite que a equipe use litografia macia, moldagem e impressão 3D para fabricar rapidamente uma variedade de materiais e elementos funcionais necessários para a operação autônoma e sem fio de um robô macio.

Um sistema de válvulas de retenção e válvulas de comutação no controlador suave regula o fluxo de fluido para dentro e através do sistema. Os canais de fluxo com apenas algumas centenas de mícrons de largura são padronizados no controlador flexível. Como analogia elétrica, válvulas de retenção, tanques de combustível, osciladores, câmaras de reação, atuadores e orifícios de ventilação são semelhantes a diodos, capacitores de alimentação, oscilador elétrico, amplificadores, capacitores e resistores pull-down, respectivamente.

Para iniciar a operação, 0,5 ml de combustível é infundido através de uma bomba de seringa em cada um dos dois reservatórios de combustível. Os reservatórios de combustível se expandem elasticamente a uma pressão de aproximadamente 50 kPa, forçando o combustível para dentro do oscilador. O oscilador inclui um sistema de pinças e válvulas de retenção que direcionam alternadamente o combustível para as câmaras de reação carregadas de platina, onde se decompõe rapidamente. As válvulas de retenção a jusante impedem que o gás pressurizado resultante retorne ao controlador flexível e flua para os atuadores. A pressão do gás desvia os atuadores e escapa para a atmosfera através de um orifício de ventilação. Após a ventilação, o fluxo de combustível em uma câmara de reação para e o fluxo para a outra começa, iniciando uma sequência semelhante na outra rede catalítica de câmara e atuador a jusante.

A simplicidade do processo de montagem abre caminho para projetos mais complexos, disse Ryan Truby, estudante de graduação e co-autor do artigo. Em seguida, a equipe de Harvard espera projetar um polvo pneumático que possa rastejar, nadar e interagir com seu ambiente. Um dia, robôs flexíveis podem ser usados para operações cirúrgicas ou para espremer ferramentas ou câmeras em locais de difícil acesso.