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Desenvolvimento inovador de Princeton combina elastómeros de cristal líquido e eletrónica integrada para robôs que se movem por deformação controlada

Mãos manipulam um robô transparente em forma de humanoide sobre uma mesa branca com componentes eletrónicos.

Desenvolvimento de Princeton usa elastómeros de cristal líquido e eletrónica integrada, permitindo que robôs se desloquem através da deformação controlada do material

Engenheiros de Princeton conceberam robôs híbridos, simultaneamente macios e rígidos, que dispensam motores e bombas de ar. Ao recorrerem a um elastómero de cristal líquido e a princípios inspirados no origami, criaram máquinas capazes de gerar movimento sem o desgaste típico de mecanismos convencionais.

A robótica macia procura movimentos suaves e a capacidade de mudar de forma, mas, na prática, muitas soluções continuam a depender de motores volumosos ou de sistemas externos de actuação. A equipa de Princeton contornou esse obstáculo com um material impresso específico - um elastómero de cristal líquido - combinado com eletrónica flexível e fabrico por impressão 3D, de modo a obter robôs que se movem através do aquecimento controlado do polímero.

Demonstração com um origami de grua

Para demonstrar a tecnologia, foi construído um robô com a forma de uma grua de origami. Quando sujeito a um campo eléctrico, a grua começa a bater as asas e executa sequências de movimentos programáveis. A proposta aponta para novas possibilidades de aplicação na robótica macia.

Impressão 3D e alinhamento molecular para criar “dobradiças”

Com um impressor 3D, a equipa produziu o polímero com zonas de padrões previamente definidos. No elastómero de cristal líquido, as moléculas do polímero organizam-se numa estrutura ordenada. Ao programar a impressão, os investigadores conseguiram orientar as moléculas em direcções específicas, formando dobradiças incorporadas. Quando aquecidas, essas dobradiças curvavam-se de forma previsível, garantindo o movimento do robô.

Eletrónica integrada e controlo em circuito fechado

A eletrónica flexível foi integrada directamente nas dobradiças do material - a própria flexibilidade das placas de circuito impresso permitiu embuti-las no polímero. O sistema foi concebido para aquecer regiões concretas do material e, com sensores de temperatura incorporados, assegurou um controlo em circuito fechado, permitindo ao robô ajustar-se e reagir em tempo real.

Para tornar o movimento mais preciso e repetível, a equipa reforçou as zonas entre as dobradiças com painéis finos de fibra de vidro, fixos às placas flexíveis. Assim, o robô consegue deslocar-se e articular-se sem recorrer a motores.

Para comandar movimentos como dobrar e desdobrar, foram usadas modelações matemáticas baseadas em padrões de origami. David Bershadsky, coautor do trabalho na Universidade do Texas, acrescentou: “O principal contributo é a integração da ciência dos materiais e da robótica, com foco nas capacidades de fabrico”.

Bershadsky desenvolveu ainda uma ferramenta de software, disponível no GitHub, que ajuda a criar robôs próprios. A ferramenta inclui dados do artigo publicado na revista Advanced Materials, facilitando experiências e o desenvolvimento subsequente.


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