O braço humano pode realizar uma ampla gama de movimentos extremamente delicados e coordenados, desde girar a chave em uma fechadura até acariciar suavemente o pelo de um filhote. Os "braços" robóticos em submarinos de pesquisa subaquáticos, Contudo, são difíceis, espasmódico, e falta a sutileza para alcançar e interagir com criaturas como águas-vivas ou polvos sem danificá-los. Anteriormente, o Instituto Wyss de Engenharia Inspirada na Biologia da Universidade de Harvard e colaboradores desenvolveram uma linha de garras robóticas macias para lidar com a vida marinha delicada com mais segurança, mas esses dispositivos de preensão ainda dependiam do disco rígido, braços robóticos de submarinos que tornavam difícil manobrá-los em várias posições na água.

Agora, um novo sistema construído por cientistas do Wyss Institute, Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas (SEAS) de Harvard John A. Paulson, Baruch College, e a Universidade de Rhode Island (URI) usa uma luva equipada com sensores macios sem fio para controlar um módulo, "braço" robótico macio que pode flexionar e se mover com destreza sem precedentes para agarrar e provar a delicada vida aquática. Este sistema poderia um dia permitir a criação de laboratórios de pesquisa baseados em submarinos, onde todas as delicadas tarefas que os cientistas fazem em um laboratório baseado em terra poderiam ser feitas no fundo do oceano. As percepções deste trabalho também podem ter valor para aplicativos de dispositivos médicos. A pesquisa é publicada em Relatórios Científicos .

"Este novo braço robótico macio substitui o rígido, braços rígidos que vêm de fábrica na maioria dos submersíveis, permitindo que nossas garras robóticas suaves alcancem e interajam com a vida marinha com muito mais facilidade em uma variedade de ambientes e nos permitindo explorar partes do oceano que são atualmente pouco estudadas, "disse o primeiro autor Brennan Phillips, Ph.D., um professor assistente na URI que era um pós-doutorado no Wyss Institute e SEAS quando a pesquisa foi concluída.

O aparelho desenvolvido por Phillips e seus colegas apresenta flexão, rotativo, e módulos de preensão que podem ser facilmente adicionados ou removidos para permitir que o braço execute diferentes tipos de movimentos com base na tarefa em mãos - um benefício significativo, dada a diversidade de terreno e vida encontrada no oceano. Outras melhorias em relação aos manipuladores flexíveis existentes incluem um sistema de controle hidráulico compacto e robusto para implantação em ambientes remotos e hostis. Todo o sistema requer menos da metade da potência do menor braço manipulador eletrônico de alto mar disponível comercialmente, tornando-o ideal para uso em veículos submarinos tripulados, que limitaram a capacidade da bateria.

O braço é controlado sem fio por meio de uma luva equipada com sensores macios que são usados ​​por um cientista, que controla a flexão e rotação do braço movendo seu pulso e as garras curvando seu dedo indicador. Esses movimentos são traduzidos na abertura e fechamento de várias válvulas no motor hidráulico movido a água do mar do sistema. Diferentes tipos de garras flexíveis podem ser fixadas na extremidade do braço para permitir que ele interaja com criaturas de formas variadas, Tamanho, e delicadeza, do duro, de corais frágeis a moles, água-viva diáfana.

"Os braços robóticos submarinos disponíveis atualmente funcionam bem para a exploração de petróleo e gás, mas não para lidar com a vida marinha delicada - usá-los é como tentar pegar um guardanapo com uma garra de caranguejo de metal, "disse o co-autor David Gruber, Ph.D., que é professor de Biologia no Baruch College, CUNY e uma exploradora National Geographic. "O sistema de controle de luvas nos permite ter um controle muito mais intuitivo sobre o braço robótico macio, como moveríamos nossos próprios braços enquanto mergulhamos. "

O braço robótico e o sistema de garras foram testados em campo a partir de um submarino de 3 pessoas nos ecossistemas de fundo do mar inexplorado do Arquipélago de Fernando de Noronha, Brasil. Ele foi capaz de interagir com ou coletar organismos delicados de águas intermediárias e profundas, como uma esponja de vidro, um pepino do mar, um coral ramificado, e tunicados bioluminescentes de flutuação livre. Módulos diferentes foram rápida e facilmente trocados no braço a fim de melhor manobrar as garras para alcançar seu organismo alvo, ou no caso de algum módulo ser danificado, sem precisar desmontar todo o braço.

"Este baixo consumo de energia, O robô macio controlado por luva foi projetado com o futuro biólogo marinho em mente, que será capaz de conduzir ciência muito além dos limites do SCUBA e com meios comparáveis ​​ou melhores do que por meio de um mergulhador humano, "disse Robert Wood, Ph.D., um autor sênior do artigo que é membro do corpo docente fundador do Wyss Institute, bem como professor de Engenharia e Ciências Aplicadas de Charles River no SEAS.

Os pesquisadores estão continuando a refinar seus projetos e estão incorporando recursos de amostragem de DNA e RNA não invasivos nas unidades de atuação do sistema do braço, com o objetivo de ser capaz de capturar a frágil vida marinha, realizar uma série de experimentos em um "laboratório subaquático, "e libertá-los ilesos.

"O objetivo do Wyss Institute é levar as descobertas científicas do laboratório para o mundo, mas às vezes temos que descobrir como modificar o próprio laboratório científico para que ele possa ser retirado da academia a fim de ser capaz de sondar ambientes do mundo real. Esta pesquisa marca o início dessa possibilidade para o mar profundo, e os avanços que eles descrevem podem ter um valor muito mais amplo, mesmo para aplicações médicas e cirúrgicas, "disse Donald Ingber, M.D., Ph.D., o Diretor Fundador do Wyss Institute, que também é Professor Judah Folkman de Biologia Vascular no HMS e do Programa de Biologia Vascular no Hospital Infantil de Boston, e Professor de Bioengenharia do SEAS.