Um curto pulso elétrico é suficiente para gerar e liberar um poderoso vácuo em um piscar de olhos. A nova garra a vácuo desenvolvida pela equipe de pesquisa liderada pelo professor Stefan Seelecke na Saarland University permite que os braços do robô pegem objetos e os movam livremente no espaço. O sistema funciona sem a necessidade de ar comprimido para gerar o vácuo, é energeticamente eficiente, silencioso e adequado para uso em salas limpas. Os especialistas em sistemas de materiais inteligentes usam músculos artificiais, que são feixes de fios de memória de forma ultrafina que são capazes de tensionar e relaxar da mesma forma que as fibras musculares reais. Os fios também funcionam como sensores e podem sentir, por exemplo, quando a pinça precisa reajustar ou apertar sua empunhadura.

As garras a vácuo são comumente usadas em linhas de produção industrial, onde eles são usados ​​para classificar, transportar e segurar objetos lisos e relativamente planos para que os parafusos possam ser inseridos, superfícies pintadas ou componentes montados. O uso de garras a vácuo costuma ser um processo barulhento. Os sistemas mais comuns usam ar comprimido, o que não só os torna altos, mas também significa que eles precisam de equipamentos auxiliares pesados, o que aumenta os custos e torna todo o sistema um tanto inflexível. Eles também consomem quantidades significativas de energia.

A situação é bem diferente no caso da nova tecnologia de vácuo que foi desenvolvida pelo Professor Stefan Seelecke da Saarland University e do Centro de Mecatrônica e Tecnologia de Automação em Saarbrücken (ZeMA). A pinça a vácuo com memória de forma pode produzir um vácuo poderoso usando nada mais do que um braço de robô para guiá-lo até a posição. Não requer nenhum sistema de acionamento elétrico ou pneumático adicional, isso é luz, adaptável, de produção econômica, e silencioso. Requer apenas pequenos pulsos de corrente elétrica, um pulso para gerar o vácuo e outro para liberá-lo. Nenhuma energia elétrica adicional é necessária enquanto a pinça está segurando um objeto, mesmo se o objeto tiver que ser agarrado por muito tempo ou se tiver que ser segurado em um ângulo.

A tecnologia é baseada nas propriedades de memória de forma da liga de níquel-titânio. "A memória de forma se refere ao fato de que um material é capaz de mudar sua forma e retornar à sua forma original depois de ser deformado. Se a corrente elétrica fluir por um fio feito dessa liga, o fio fica mais quente e sua estrutura de treliça se transforma de tal forma que o comprimento do fio encurta. Se a corrente cessar, o fio esfria e se alonga novamente, "diz Stefan Seelecke, explicando as principais transições de fase do material subjacente. Os fios ultrafinos, portanto, se contraem e relaxam como fibras musculares, dependendo se uma corrente elétrica está fluindo ou não. "Esses fios com memória de forma têm a maior densidade de energia de todos os mecanismos de acionamento conhecidos, que lhes permite realizar movimentos poderosos em espaços restritos, "explica Seelecke.

Para construir uma pinça a vácuo, os pesquisadores arranjaram feixes dessas fibras de maneira análoga a um músculo circular em torno de um disco de metal fino que pode virar para cima ou para baixo, como um brinquedo clicker sapo. Aplicar um pulso elétrico faz com que os fios se contraiam e o disco vire a posição. O disco é preso a uma membrana de borracha em uma superfície plana e lisa. Quando o disco vira a posição, puxa a membrana, criando um forte, vácuo estável. Ao agrupar os fios, o movimento resultante é poderoso e rápido.

"Vários fios ultrafinos fornecem uma grande área de superfície através da qual podem transferir calor, o que significa que eles podem esfriar muito rapidamente. Como resultado, o feixe de fibras pode encurtar e alongar rapidamente, possibilitando que a garra agarre ou solte um objeto muito rapidamente, "explica a assistente de pesquisa Susanne-Marie Kirsch. Kirsch e seu colega Felix Welsch estão desenvolvendo e otimizando a tecnologia de garras a vácuo como parte de seus estudos de pesquisa de doutorado." a pinça é capaz de segurar objetos pesando vários quilos com segurança. A capacidade de levantamento da garra é escalonável, com correspondentemente mais fios sendo usados ​​em garras grandes, "explica Felix Welsch.

E porque o material do qual os fios são feitos tem propriedades sensoriais, a própria garra a vácuo sabe se o objeto não está sendo segurado com segurança. "Os fios fornecem todas as informações necessárias. Os dados de resistência elétrica se correlacionam precisamente com a extensão da deformação dos fios. Ao interpretar os dados de medição, a unidade controladora, portanto, sabe a posição exata dos fios a qualquer momento, "diz o professor Seelecke. A garra tem assim um meio autônomo de determinar se o seu vácuo é estável ou não o suficiente para a tarefa atual. Também pode emitir avisos em caso de mau funcionamento ou fadiga do material.