Pesquisadores da Universidade de Harvard construíram robôs macios inspirados na natureza que podem rastejar, nadar, agarre objetos delicados e até mesmo ajude um coração batendo, mas nenhum desses dispositivos foi capaz de sentir e responder ao mundo ao seu redor.

Isso está prestes a mudar.

Inspirado pelas capacidades sensoriais de nossos corpos, pesquisadores da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas de Harvard John A. Paulson e do Instituto Wyss de Engenharia Inspirada na Biologia desenvolveram uma plataforma para a criação de robôs macios com sensores incorporados que podem sentir o movimento, pressão, tocar, e até a temperatura.

A pesquisa é publicada em Materiais avançados .

"Nossa pesquisa representa um avanço fundamental na robótica leve, "disse Ryan Truby, primeiro autor do artigo e recente Ph.D. pós-graduação em SEAS. "Nossa plataforma de manufatura permite que motivos complexos de detecção sejam facilmente integrados em sistemas robóticos suaves."

A integração de sensores dentro de robôs soft tem sido difícil em parte porque a maioria dos sensores, como os usados ​​na eletrônica tradicional, são rígidos. Para enfrentar este desafio, os pesquisadores desenvolveram uma tinta condutora de base líquida iônica orgânica que pode ser impressa em 3D dentro das matrizes de elastômero macio que compõem a maioria dos robôs soft.

"A data, a maioria dos sistemas de sensores / atuadores integrados usados ​​em robótica leve são bastante rudimentares, "disse Michael Wehner, ex-bolsista de pós-doutorado no SEAS e co-autor do artigo. "Ao imprimir diretamente sensores de líquido iônico dentro desses sistemas macios, abrimos novos caminhos para o design e fabricação de dispositivos que, em última instância, permitirão o verdadeiro controle de loop fechado de robôs soft. "

Wehner é agora professor assistente na Universidade da Califórnia, Santa Cruz.

Para fabricar o dispositivo, os pesquisadores confiaram em uma técnica de impressão 3D desenvolvida no laboratório de Jennifer Lewis, o Hansjorg Wyss Professor de Engenharia Biologicamente Inspirada no SEAS e membro do corpo docente do Instituto Wyss. A técnica - conhecida como impressão 3D incorporada - integra rápida e perfeitamente vários recursos e materiais em um único corpo macio.

"Este trabalho representa o exemplo mais recente dos recursos de habilitação proporcionados pela impressão 3D incorporada - uma técnica desenvolvida por nosso laboratório, "disse Lewis.

"A função e flexibilidade de design deste método são incomparáveis, "disse Truby." Esta nova tinta combinada com nosso processo de impressão 3D embutido nos permite combinar a detecção suave e a atuação em um sistema robótico suave integrado. "

Para testar os sensores, a equipe imprimiu uma pinça robótica macia composta de três dedos macios ou atuadores. Os pesquisadores testaram a capacidade da garra de sentir a pressão da inflação, curvatura, contato, e temperatura. Eles incorporaram vários sensores de contato, para que a pinça pudesse sentir toques leves e profundos.

"A robótica leve é ​​normalmente limitada por técnicas de moldagem convencionais que restringem as escolhas de geometria, ou, no caso de impressão 3D comercial, seleção de materiais que dificulta as escolhas de design, "disse Robert Wood, o Professor Charles River de Engenharia e Ciências Aplicadas na SEAS, Membro do corpo docente do Instituto Wyss, e coautor do artigo. "As técnicas desenvolvidas no Lewis Lab têm a oportunidade de revolucionar a forma como os robôs são criados - afastando-se dos processos sequenciais e criando robôs complexos e monolíticos com sensores e atuadores incorporados."

Próximo, os pesquisadores esperam aproveitar o poder do aprendizado de máquina para treinar esses dispositivos para agarrar objetos de tamanhos variados, forma, textura da superfície, e temperatura.