Um grupo de investigadores da Escola de Engenharia da EPFL (École Polytechnique Fédérale de Lausanne), na Suíça, desenvolveu uma nova tecnologia que poderá transformar a forma como são construídos os robôs inspirados na biologia animal. A equipa, liderada pela professora Josie Hughes do laboratório CREATE (Computational Robot Design and Fabrication Lab), criou uma estrutura de espuma programável que combina perfeitamente rigidez e flexibilidade, tornando possível a construção de robôs altamente adaptáveis e leves.
A inovação baseia-se numa malha (ou rede) constituída por unidades individuais – chamadas “células” – que podem ser configuradas em diferentes formas e posições no espaço. Estas células formam uma estrutura de espuma que pode assumir mais de um milhão de configurações diferentes, tornando possível criar peças robóticas com propriedades mecânicas variáveis, tais como diferentes graus de rigidez, flexibilidade e capacidade de carga.
“Utilizámos a nossa técnica de malha programável para construir um robô inspirado na estrutura músculo-esquelética de um elefante, com uma tromba macia que pode torcer, dobrar e rodar, bem como articulações mais rígidas na anca, joelho e pés”, explica Qinghua Guan, investigador de pós-doutoramento no Laboratório CREATE.
Esta tecnologia baseia-se em dois tipos de células com geometrias diferentes: a célula body-centered cubic (BCC) e a célula X-cube. Cada tipo de célula confere à espuma propriedades mecânicas diferentes, como maior ou menor rigidez. Mas a verdadeira inovação reside na possibilidade de criar células híbridas – misturas contínuas entre BCC e X-cube – permitindo transições suaves de rigidez em toda a estrutura.
Para além da forma das células, os cientistas podem programar a sua posição, rotação e sobreposição dentro da malha, o que acrescenta uma segunda dimensão de personalização. Por exemplo, uma malha composta por quatro células sobrepostas pode gerar cerca de quatro milhões de configurações diferentes. Com cinco células, o número ultrapassa os 75 milhões.
“Tal como os favos de mel, a nossa estrutura combina uma elevada resistência com um peso reduzido, o que é ideal para uma robótica eficiente”, conclui Josie Hughes
“Esta abordagem permite a fusão contínua de perfis de rigidez, ideal para replicar estruturas musculares complexas, como a tromba de um elefante”, afirma Benhui Dai, estudante de doutoramento envolvido no projecto.
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Graças a esta malha programável, os investigadores conseguiram reproduzir diferentes tipos de articulações inspiradas na anatomia real: desde articulações planas deslizantes, como as dos ossos do pé, a articulações uniaxiais (joelho) e biaxiais (dedo). O tronco do robô foi dividido em secções específicas para permitir movimentos de torção, flexão e rotação, com transições perfeitas e naturais entre cada zona.
O material utilizado é uma espuma leve e resistente, que é também à prova de água. A estrutura aberta da malha torna-a particularmente eficaz para o movimento em fluidos e tem potencial para incluir sensores integrados, tornando possível a criação de robôs ainda mais inteligentes e autónomos.
“Tal como os favos de mel, a nossa estrutura combina uma elevada resistência com um peso reduzido, o que é ideal para uma robótica eficiente”, conclui Josie Hughes.
O estudo foi recentemente publicado na prestigiada revista Science Advances e abre caminho a uma nova geração de robots bio-inspirados, capazes de se moverem com a elegância e adaptabilidade dos organismos vivos.
Fonte: Sustentix
