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Materiais autorregenerativos para robôs

Pesquisadores desenvolveram materiais autorregenerativos gelatinosos com sal, para ser usado em robôs manipuladores.

Fonte: TechXplore (Traduzido para o Português)

Pesquisadores desenvolveram materiais autorregenerativos, biodegradáveis e impressos em 3D, que podem ser usados no desenvolvimento de mãos artificiais realistas e outras aplicações na robótica.

Os materiais gelatinosos de baixo custo, desenvolvidos por pesquisadores da Universidade de Cambridge, podem sentir tensão, temperatura e umidade. Ao contrário de outros robôs autorregenerativos anteriores, estes materiais podem se reparar parcialmente a temperatura ambiente.

A tensão aqui é a mecânica, não confundir com a tensão elétrica ou diferença de potencial.

Os resultados foram relatados na revista NPG Asia Materials.

Tecnologias de sensoriamento leve podem transformar a robótica, as interfaces táteis e os dispositivos vestíveis, entre outras aplicações. No entanto, as tecnologias de sensoriamento leve não são duráveis e consomem grande quantidade de energia.

“Incorporando sensores leves na robótica nos permite obter mais informações, assim como a tensão nos nossos músculos permitem os nossos cérebros obterem informações sobre o estado dos nossos corpos”, disse David Hardman do Departamento de Engenharia de Cambridge, o primeiro autor do artigo.

Como parte do projeto SHERO financiado pela UE, Hardman e seus colegas estão trabalhando no desenvolvimento de sensores leves, materiais autorregenerativos para mãos e braços robóticos. Estes materiais podem detectar quando eles estão danificados, tomar os passos necessários para temporariamente se curarem e retornar ao trabalho, sem a necessidade de interação humana.

O projeto SHERO é uma colaboração entre as seguinte universidades: Vrije Universiteit Brussel, University of Cambridge, École Supérieure de Physique et de Chimie Industrielles de la ville de Paris (ESPCI-Paris) e a Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology (Empa).

Versões anteriores de robôs autorregenerativos precisavam ser aquecidos para se regenerarem, mas os pesquisadores de Cambridge estão desenvolvendo materiais que podem se regenerar a temperatura ambiente, o que os tornarão mais úteis para aplicações no mundo real.

“Nós começamos com um material elástico a base de gelatina, que é barato, biodegradável e biocompatível. Realizamos diferentes testes sobre como incorporar sensores ao material, adicionando muitos componentes condutores”, disse Hardman.

Os pesquisadores descobriram que imprimir sensores contendo cloreto de sódio (sal), em vez de tinta de carbono, resultou em um material com as propriedades que estávamos procurando. Como o sal é solúvel no hidrogel cheio de água, é fornecido um canal uniforme de condução iônica, movimento de íons.

materiais autorregenerativos
A única imagem disponível do novo material autorregenerativo gelatinoso com sal. Mesma fonte da notícia.

Quando os pesquisadores mediram a resistência elétrica dos materiais impressos, descobriram que mudanças na tensão resultaram em uma resposta altamente linear, a qual eles podem usar para calcular as deformações no material. Acrescentando sal, também permitiu a detecção de alongamentos de mais de 3 vezes do tamanho original do sensor, então o material pode ser incorporado em dispositivos robóticos flexíveis e alongados.

Os materiais autorregenerativos são baratos e fáceis de fazer, por impressão 3D ou fundição. Eles são preferíveis a muitas alternativas existentes, uma vez que mostram resistência e estabilidade a longo prazo sem secar e são feitos inteiramente de materiais disponíveis e seguros para os alimentos.

Os hidrogéis autorregenerativos se unem com uma gama de diferentes materiais, significa que podem ser incorporados com outros tipos de robôs. Por exemplo, grande parte da pesquisa do Laboratório de Robótica Bioinspirada, onde os pesquisadores estão sediados, está focada no desenvolvimento de mãos artificiais. Embora este material seja uma prova de conceito, se continuar o desenvolvimento, pode ser incorporado em peles artificiais, vestíveis customizados e sensores biodegradáveis. 

materias autoregenerativos na mão robótica
Uma mão robótica desenvolvida em 2019 pelo mesmo projeto SHERO, usando outro material autoregenerativo. Fonte: IEEE Spectrum.
Este vídeo de 2019 mostra como estes materiais se movimentam.
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