Pesquisadores da TU Delft desenvolveram atuadores altamente programáveis ​​que, semelhante à mão humana, combine materiais macios e duros para realizar movimentos complexos. Esses materiais têm grande potencial para robôs leves que podem interagir de forma segura e eficaz com humanos e outros objetos delicados. Os cientistas relatam seu trabalho em Horizontes de materiais na edição de 8 de julho.

Suave

"Os robôs geralmente são grandes e pesados. Mas você também quer robôs que possam agir com delicadeza, por exemplo, ao manusear tecidos moles dentro do corpo humano. O campo que estuda este assunto, robótica suave, agora está realmente decolando, "diz o prof. Amir Zadpoor, que supervisionou a pesquisa apresentada em Horizontes de materiais .

"O que você realmente quer, é algo semelhante às características da mão humana, incluindo toque suave, movimentos rápidos, mas precisos, e poder. E é isso que nossos materiais programáveis ​​impressos em 3D se esforçam para alcançar.

Tunability

Devido ao seu toque suave, a robótica suave pode interagir de forma segura e eficaz com humanos e outros objetos delicados. Mecanismos programáveis ​​soft são necessários para alimentar esta nova geração de robôs. Metamateriais mecânicos flexíveis trabalhando com base na instabilidade mecânica, oferecem funcionalidades sem precedentes programadas em seu tecido arquitetado que os tornam potencialmente muito promissores como mecanismos macios. "Contudo, a capacidade de ajuste dos metamateriais mecânicos propostos até agora tem sido muito limitada, "diz o pesquisador e primeiro autor Shahram Janbaz.

Programável

"Agora apresentamos alguns novos projetos de metamateriais mecânicos ultrprogramáveis, onde não apenas a força e a amplitude de atuação, mas também o modo de atuação podem ser selecionados e ajustados em uma faixa muito ampla. Também demonstramos alguns exemplos de como esses atuadores macios podem ser usados na robótica, por exemplo, como uma chave de força, controladores cinemáticos, e um efetor final pick-and-place, "diz Janbaz.

Curvando

“A função já está incorporada no material, "Zadpoor ​​explica." Portanto, tivemos que olhar mais profundamente para o fenômeno da flambagem. Isso já foi considerado o epítome do fracasso de design, mas tem sido aproveitado durante os últimos anos para desenvolver metamateriais mecânicos com funcionalidades avançadas. A robótica leve em geral e os atuadores flexíveis em particular poderiam se beneficiar muito de tais materiais projetados. Desbloquear o grande potencial dos materiais acionados por flambagem é, Contudo, contingente em resolver a principal limitação dos projetos apresentados até o momento, ou seja, o alcance limitado de sua programabilidade. Fomos capazes de calcular e prever modos superiores de flambagem e tornar o material predisposto a esses modos superiores. "

impressao 3D

"Então, apresentamos metamateriais multimateriais acionados por flambagem com altos níveis de programabilidade, "diz Janbaz." Combinamos abordagens de design racional baseadas em modelos computacionais preditivos com técnicas avançadas de manufatura aditiva de multimaterial para imprimir materiais celulares em 3D com distribuições arbitrárias de materiais moles e duros nas partes centrais e de canto de suas células unitárias. Usando a geometria e a distribuição espacial das propriedades do material como os principais parâmetros de projeto, desenvolvemos metamateriais mecânicos suaves que se comportam como mecanismos cuja força de atuação e amplitude de atuação podem ser ajustadas. "