Pesquisadores do Instituto de Interação Humano-Computador da Carnegie Mellon University desenvolveram uma tecnologia de atuação para papel comum, permitindo-lhes criar um manipulador robótico de quatro dedos. Crédito:Carnegie Mellon University
Um dos mais velhos, o mais versátil e barato dos materiais - papel - aparentemente ganha vida, dobrando, dobrando-se ou achatando-se, por meio de uma tecnologia de atuação de baixo custo desenvolvida no Instituto de Interação Humano-Computador da Carnegie Mellon University.
Uma fina camada de termoplástico condutor, aplicado a papel comum com uma impressora 3D de baixo custo ou mesmo pintado à mão, serve como um serviço de baixo custo, atuador reversível. Quando uma corrente elétrica é aplicada, o termoplástico aquece e se expande, fazendo com que o papel dobre ou dobre; quando a corrente é removida, o papel volta a uma forma pré-determinada.
"Estamos reinventando esse material muito antigo, "disse Lining Yao, professor assistente do HCII e diretor do Morphing Matter Lab, quem desenvolveu o método com sua equipe. "A atuação realmente transforma o papel em outro meio, aquele que tem usos artísticos e práticos. "
O pesquisador de pós-doutorado Guanyun Wang, O ex-estagiário de pesquisa Tingyu Cheng e outros membros do Laboratório de Matéria Morphing de Yao projetaram tipos básicos de atuadores, incluindo alguns baseados em formas de origami e kirigami. Eles permitem a criação de estruturas que podem se transformar em bolas ou cilindros. Ou, eles podem ser usados para construir objetos mais elaborados, como um abajur que muda de forma e a quantidade de luz que emite, ou uma planta de mimosa artificial com pétalas de folhas que se abrem sequencialmente quando uma é tocada.
Folhas artificiais de mimosa feitas de papel comum respondem ao toque humano, graças a uma tecnologia de atuação em papel desenvolvida pelo Instituto de Interação Humano-Computador da Carnegie Mellon University. Crédito:Carnegie Mellon University
Em junho, mais de 50 alunos em um workshop na Universidade de Zhejiang em Hangzhou, China, usou a tecnologia de atuação de papel para criar livros pop-up elaborados, incluindo interpretações de obras de arte famosas, como a Noite Estrelada de Van Gogh e os Girassóis.
O atuador de papel impresso será exibido de 6 a 10 de setembro no Festival Ars Electronica em Linz, Áustria; 13 a 30 de setembro no Bozar Center for the Fine Arts em Bruxelas, Bélgica; e de outubro a março na Hyundai Motorstudio em Pequim, China. O grupo de Yao apresentou a tecnologia em abril na CHI 2018, a Conferência sobre Fatores Humanos em Sistemas Computacionais, Em Montreal.
"A maioria dos robôs - mesmo aqueles feitos de papel - requerem um motor externo, "disse Wang, bolsista da CMU Manufacturing Futures Initiative. "Os nossos não, que cria novas oportunidades, não apenas para robótica, mas para arte interativa, entretenimento e aplicativos domésticos. "
A criação de um atuador de papel é um processo relativamente simples, Disse Cheng. Ele emprega o tipo mais barato de impressora 3-D, uma chamada impressora FDM que deposita um filamento contínuo de termoplástico derretido. Os pesquisadores usam um filamento de impressão pronto para uso - composto de grafeno e poliatido - que conduz eletricidade.
O atuador termoplástico é impresso em papel de cópia comum em uma camada fina, apenas meio milímetro de espessura. O atuador é então aquecido em um forno ou com uma pistola de calor e o papel é dobrado ou dobrado na forma desejada e deixado esfriar. Este será o formato padrão do papel. Os condutores elétricos podem então ser conectados ao atuador; aplicar corrente elétrica aquece o atuador, fazendo com que o termoplástico se expanda e, assim, endireite o papel. Quando a corrente é removida, o papel retorna automaticamente ao seu formato padrão.
Yao disse que os pesquisadores estão refinando este método, alterar a velocidade de impressão ou a largura da linha de termoplástico para obter diferentes efeitos de dobra ou dobra. Eles também desenvolveram métodos para impressão de sensores de toque, sensores de deslizamento de dedo e detectores de ângulo de curvatura que podem controlar os atuadores de papel.
Ainda há mais trabalho a ser feito. A atuação é lenta, que Yao e sua equipe esperam abordar com alguma engenharia de material - usando papéis que são mais condutores de calor e desenvolvendo filamentos de impressão que são personalizados para uso em atuadores. A mesma atuação usada para papel também pode ser usada para plásticos e tecidos.
Além de Yao, Wang e Cheng, autores do artigo de pesquisa CHI são Youngwook Do e Byoungkwon An, Afiliados de pesquisa do HCII; Jianzhe Gu, um Ph.D. aluno do HCII; Humphrey Yang, aluno de mestrado na CMU School of Architecture, e Ye Tao, um acadêmico visitante da Universidade de Zhejiang.
