Pesquisadores criam braço robótico inspirado em origami que funciona sem motor

Pesquisadores da Universidade Estadual de Ohio e do Instituto de Tecnologia da Georgia, ambos nos EUA, criaram um braço robótico inspirado na antiga arte do origami e nos tentáculos de um polvo. O dispositivo pode ser esticado, dobrado e torcido por repetidas vezes sem a necessidade de um motor elétrico.

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O braço mecânico se move em reposta às mudanças do campo magnético ao seu redor, usando segmentos individuais feitos de placas de silicone macio em formato hexagonal e com partículas magnéticas incorporadas. Os painéis foram projetados seguindo um padrão conhecido como “origami kresling” — um estilo de origami de se torce para alongar e contrair.

“Como em um polvo, seu sistema nervoso está localizado em seus braços. O que fazemos aqui é imitar um sistema altamente inteligente, versátil e que pode realizar centenas, milhares de movimentos diferentes para interagir com os objetos”, explica a professora de engenharia mecânica da Universidade de Ohio Ruike Renee Zhao, autora principal do estudo.

Campo magnético

As placas magnetizadas espalhadas por toda a extensão do braço robótico permitem que ele seja controlado à distância, usando apenas um campo magnético forte, como aqueles criados em aparelhos de ressonância. Essa característica faz com que o dispositivo consiga realizar movimentos em 360 graus.

Além disso, o corpo segmentado possibilita que o braço altere seu comprimento, comprimindo ou relaxando cada segmento individualmente, como se fosse o fole de uma sanfona. Para controlar esse movimento, os pesquisadores usaram bobinas eletromagnéticas tridimensionais ao redor do equipamento.

“Por meio do controle independente e ajustável do campo magnético externo, o braço robótico pode apresentar um comportamento de alongamento, flexão ou uma combinação entre os dois. Com isso, conseguimos controlar o ponto exato onde ele começa a dobrar, aumentando a precisão do movimento”, acrescenta Zhao.

Não é força, é jeito

Um braço mecânico dobrável inspirado em um origami, dificilmente terá a mesma potência de um dispositivo mais rígido e estático, equipado com juntas, motores e pistões. Segundo os pesquisadores, esse protótipo abre mão da força em troca da agilidade, permitindo a realização de tarefas mais sutis e delicadas.

Em um ambiente controlado, por exemplo, ele poderia utilizar uma garra ou mão robótica acoplada para mover objetos leves em praticamente todas as direções, permitindo a personalização dos movimentos conforme o número e a distribuição dos segmentos dobráveis de sua estrutura.

“No campo biomédico, o segredo é não levantar objetos muito pesados, o mais importante é controlar a eficácia dessa manipulação. Dentro do corpo humano não precisamos lidar com coisas muito pesadas, temos apenas que garantir um alto nível de precisão quando necessário”, encerra a professora Ruike Renee Zhao.

Outras dobraduras

Cientistas do Instituto ATLAS, da Universidade do Colorado, também nos EUA, usam músculos artificiais para dar “vida” a origamis. Assim como no protótipo da Universidade de Ohio, o Electriflow não precisa de motores externos ou outras peças para funcionar, deixando tudo mais leve e silencioso.

Os atuadores eletrostáticos autocuráveis amplificados hidraulicamente (HASEL, da sigla em inglês) conseguem energia por meio de fluidos, utilizando forças eletrostáticas para empurrar o óleo em bolsas plásticas que assumem formatos variados, dando um movimento suave ao robô.

Da mesma que braço robótico inspirado nos tentáculos de um polvo, esses dispositivos não foram pensados para desenvolver trabalhos pesados. A ideia é que eles possam ser usados no meio de livros ou revistas infantis, dando vida a personagens que se movem no meio da história.

Fonte: PNAS