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Robótica

Robótica leve e os materiais que podem revolucionar o campo

Robótica leve e os materiais que podem revolucionar o campo



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Se alguém fala em robótica, sua mente provavelmente evoca uma imagem de Arnold Schwarzenegger em O Exterminador ou um pedaço afiado de metal e plástico correndo pelo chão. Não é o medo da Skynet que nos impede de avançar, no entanto. São os materiais que atualmente estão disponíveis para o desenvolvimento da robótica. As inovações recentes na construção de materiais, no entanto, podem mudar para sempre a maneira como vemos a robótica. Vamos dar uma olhada em seu subcampo de robótica leve.

O que é ‘Soft Robotics’?

Robô parecido com um peixe de corpo mole [fonte da imagem: Wikimedia Commons]

Robótica leve é ​​um termo que está crescendo em popularidade. Ele faz referência a como esses robôs não terão as arestas afiadas e os punhos rígidos que acompanham a robótica tradicional. A robótica suave tem bordas mais suaves e um toque mais delicado. Isso permite que eles concluam o trabalho que os robôs clássicos não conseguem realizar.

Tradicionalmente, para pegar algo com um braço robótico, você precisava saber as especificações de tamanho do item e programá-lo no computador. Tentar pegar algo frágil, como um ovo, geralmente resulta em uma omelete.

A robótica leve utiliza materiais mais macios e flexíveis em sua construção. Na maioria dos casos, eles podem pegar objetos de tamanhos e formas variados sem programar cada item específico.

Que tipo de materiais se aplicam à robótica leve?

Metal líquido impresso para flexibilidade

Quando você pensa em uma impressora jato de tinta, provavelmente pensa na impressora do escritório em sua mesa. Você já imaginou uma impressora jato de tinta que imprime metal? O metal líquido impresso utiliza tecnologia de jato de tinta para imprimir os componentes eletrônicos flexíveis usados ​​em robôs soft.

O metal líquido normal seria muito espesso para passar por uma cabeça de jato de tinta. Para torná-lo imprimível, as nanopartículas de metal são misturadas com um solvente como o etanol. Permite que o metal passe pela cabeça de impressão no padrão desejado. Depois de impresso, o etanol evapora e deixa o metal líquido para trás.

Uma vez que o metal impresso é pressionado para fazer as partículas se unirem, o metal é mais uma vez capaz de conduzir dados ou eletricidade. As aplicações potenciais do material estão sendo estudadas, bem como a forma como o metal líquido reage a várias superfícies. Os usos atuais no campo da eletrônica incluem eletrodos, interconexões e antenas. A flexibilidade do metal líquido se adapta bem à robótica suave.

Borracha de silicone líquida para corpos macios

A borracha de silicone líquido é indiscutivelmente uma das ferramentas mais versáteis sendo usadas para robótica leve. Ele pode ser moldado em praticamente qualquer formato. LSR é um material durável e flexível, resistente a fungos e bactérias. Ele também pode ter hardware e circuitos embutidos diretamente nele.

Uma micrografia SEM da vista lateral de uma superfície de borracha de silicone [fonte da imagem:Wikimedia Commons]

Uma variedade de aplicações geralmente usa três tipos diferentes de LSR:

- LSR de qualidade alimentar - Seguro para uso com alimentos, frequentemente usado para moldar tudo, desde bolos a guloseimas de gelatina.

- LSR de grau médico - Útil para ferramentas e implantes de borracha. O LSR de grau médico pode ser autoclavado para esterilização e oferece versatilidade incrível em uma variedade de aplicações em uma variedade impressionante de temperaturas. Também é quimicamente estável. Produtos químicos ou agentes de limpeza com os quais possa entrar em contato não o afetarão.

- LSR condutor - Projetado para conduzir sinais elétricos diretamente através do material. Ideal para uso em circuitos flexíveis e robótica suave.

Embora o LSR atualmente não possa ser impresso em 3D, ele pode ser moldado em moldes impressos em 3D, tornando as aplicações possíveis quase infinitas. Seu uso mais recente de robótica suave foi no Octobot, que os cientistas de Harvard construíram em 2016. Este circuito de fluido dentro de seu corpo de borracha macia foi um novo salto na tecnologia robótica suave.

Vidro metálico para engrenagens duráveis

Outra virada de jogo no campo da robótica é o vidro metálico. Embora "vidro metálico" possa soar como um oximoro, é na verdade o melhor novo material para engrenagens de movimento suave para movimento robótico.

Normalmente, quando você derrete metal, os átomos se movem aleatoriamente e, quando resfriados, eles se solidificam em um arranjo aleatório. O vidro metálico não é uma mistura de metal e vidro - pelo contrário, é um metal que é aquecido e resfriado rapidamente até a temperatura perfeita para prendê-lo em um estado cristalino. O estado cristalino efetivamente transforma metal em vidro.

Amostra de vidro metálico a granel [fonte da imagem: Wikimedia Commons]

Essas engrenagens são perfeitas para ambientes extremamente frios, como Marte. As engrenagens podem funcionar sem qualquer tipo de lubrificação, mesmo nas temperaturas mais baixas. Curiosity, o rover atualmente em Marte, tem que aquecer o lubrificante da engrenagem toda vez que precisa mudar de posição. Com essas novas engrenagens de vidro metálico, um rover poderia funcionar na lua de Júpiter, Europa, que nunca fica mais quente do que -260 graus F (-160 C) sem a necessidade de lubrificante de engrenagem.

À medida que nos espalharmos no sistema solar, precisaremos de materiais como o vidro metálico para poder construir equipamentos que possam sobreviver a ambientes frios. Infelizmente, este material funciona melhor em temperaturas frias e pode não funcionar bem em condições quentes, como as que enfrentaríamos em Mercúrio ou Vênus.

Aplicações para Soft Robotics

A robótica leve tem tantas aplicações que ainda não tínhamos pensado, desde medicina a viagens espaciais e tudo mais. Robôs macios feitos de LSR de nível médico podem ser usados ​​para minimizar danos cirúrgicos durante cirurgias robóticas minimamente invasivas. Os robôs cirúrgicos tradicionais têm bordas muito duras e não se movem tão suavemente quanto os robôs macios.

Em Marte ou além, os robôs soft podem ser as mãos que constroem os habitats de que precisaremos para sustentar a vida humana além de nosso planeta natal. Os pesquisadores já estão trabalhando em um robô macio projetado para nadar pelos oceanos gelados da Europa.

Robôs macios não se parecerão com nada que associamos à robótica. Eles caminharão pela superfície de planetas alienígenas. Eles farão descobertas em lugares que nenhum ser humano poderia esperar sobreviver. Eles têm o potencial de mudar a medicina robótica e melhorar a eficácia das cirurgias assistidas por robôs. Robôs macios podem se espremer nas menores fendas para encontrar sobreviventes presos sob os escombros, cavar no solo solto para encontrar minas terrestres para manter soldados ou civis seguros ou nadar até as profundezas do oceano para encontrar o que ainda temos que descobrir.

Se você quiser que seu droide de protocolo ande atrás de você, pode ficar desapontado. Com a tendência da robótica suave, seu andróide de protocolo pode ser uma pequena lula que senta em seu ombro ou um cão robótico que segue seus calcanhares.

Com materiais macios e moldáveis ​​que podem funcionar em ambientes agressivos e amigáveis, as possibilidades e aplicações são limitadas apenas pela nossa imaginação.

[Fonte da imagem em destaque: Lori Sanders / Harvard University]

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