Um suave

André Corselli

Pesquisadores da Universidade Estadual da Carolina do Norte desenvolveram um dispositivo robótico de preensão que é suave o suficiente para pegar uma gota d'água, forte o suficiente para pegar um peso de 14,1 libras, hábil o suficiente para dobrar um pano e preciso o suficiente para pegar microfilmes que são 20 vezes mais finos que um fio de cabelo humano.

Além de possíveis aplicações na fabricação, os pesquisadores também integraram o dispositivo com tecnologia que permite que a pinça seja controlada pelos sinais elétricos produzidos pelos músculos do antebraço, demonstrando seu potencial para uso com próteses robóticas.

“É difícil desenvolver uma pinça única e macia que seja capaz de lidar com objetos ultramacios, ultrafinos e pesados, devido às compensações entre força, precisão e suavidade”, disse o autor correspondente Jie Yin. “Nosso design alcança um excelente equilíbrio dessas características.”

O design das novas garras baseia-se em uma geração anterior de garras robóticas flexíveis que se basearam na arte do kirigami – semelhante ao origami, mas envolvendo cortar e dobrar folhas bidimensionais de material para formar formas tridimensionais.

“Nossas novas pinças também usam kirigami, mas são substancialmente diferentes, pois aprendemos muito com o design anterior”, disse o coautor Yaoye Hong. “Conseguimos melhorar a própria estrutura fundamental, bem como a trajetória das garras – ou seja, o caminho pelo qual as garras se aproximam de um objeto ao agarrá-lo.”

“A força das garras robóticas é geralmente medida na relação carga/peso”, disse Yin. “Nossas garras pesam 0,4 gramas e podem levantar até [14,1 libras]. Essa é uma relação carga útil/peso de cerca de 16.000. Isso é 2,5 vezes maior que o recorde anterior de relação carga útil/peso, que era de 6.400. Combinada com suas características de suavidade e precisão, a resistência das garras sugere uma ampla variedade de aplicações.”

Os pesquisadores também integraram o dispositivo de preensão com uma mão protética mioelétrica. “Essa pinça forneceu função aprimorada para tarefas que são difíceis de executar usando dispositivos protéticos existentes, como fechar certos tipos de zíperes, pegar uma moeda e assim por diante”, disse a coautora Helen Huang.

“A nova pinça não pode substituir todas as funções das mãos protéticas existentes, mas poderia ser usada para complementar essas outras funções”, acrescentou Huang. “E uma das vantagens das pinças kirigami é que você não precisaria substituir ou aumentar os motores existentes usados ​​em próteses robóticas. Você poderia simplesmente usar o motor existente ao utilizar as garras.”

Testes de prova de conceito demonstraram que as pinças de kirigami poderiam ser usadas em conjunto com a prótese mioelétrica para virar as páginas de um livro e colher uvas de uma videira.

“Acreditamos que o design da pinça tem aplicações potenciais em campos que vão desde próteses robóticas e processamento de alimentos até fabricação farmacêutica e eletrônica”, diz Yin. “Estamos ansiosos para trabalhar com parceiros da indústria para encontrar maneiras de colocar a tecnologia em uso.”

Yin sentou-se para uma entrevista exclusiva do Tech Briefs, editada para maior extensão e clareza. Leia abaixo.

Resumos técnicos: Qual foi o catalisador do seu trabalho?

Yin : No ano passado publicamos um artigo sobre kirigami. Nesse trabalho demonstramos que essa pinça pode ser usada como pinça e também demonstramos que ela pode levantar, talvez, 500 gramas. Isso é só para usar manualmente — ou para usar a mão para esticar e fazer todas as demonstrações — agora queremos pensar em fazer algo mais prático, queremos ampliar as aplicações práticas. Por exemplo, como podemos integrar com os braços robóticos e também até com a prótese — a mão protética.

A primeira questão é como podemos integrar, e a segunda, na verdade mais fundamental, é como podemos melhorar os nossos projetos. Então criamos um novo design, que foi inspirado na gavinha do pepino, porque ela é dobrada e a ponta enrolada. Usamos uma forma de X para projetar a fita.