p Os motores a jato podem ter até 25, 000 peças individuais, tornando a manutenção regular uma tarefa tediosa que pode levar mais de um mês por motor. Muitos componentes estão localizados no interior do motor e não podem ser inspecionados sem desmontar a máquina, adicionando tempo e custos à manutenção. Este problema não se limita apenas aos motores a jato, qualquer; muitos complicados, máquinas caras, como equipamentos de construção, geradores, e os instrumentos científicos requerem grandes investimentos de tempo e dinheiro para sua inspeção e manutenção. p Pesquisadores do Instituto Wyss de Engenharia Inspirada na Biologia da Universidade de Harvard e da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas John A. Paulson (SEAS) criaram um micro-robô cujas almofadas eletroadesivas para os pés, articulações do tornozelo de origami, e marcha de caminhada especialmente projetada permite que ele suba em superfícies condutoras verticais e de cabeça para baixo, como as paredes internas de um motor a jato comercial. O trabalho é relatado em Ciência Robótica .

p "Agora que esses robôs podem explorar em três dimensões, em vez de apenas se mover para frente e para trás em uma superfície plana, há um mundo totalmente novo no qual eles podem se mover e se envolver, "disse o primeiro autor Sébastien de Rivaz, um ex-pesquisador do Wyss Institute e SEAS que agora trabalha na Apple. "Eles podem um dia permitir a inspeção não invasiva de áreas de difícil acesso de grandes máquinas, economizando tempo e dinheiro das empresas e tornando essas máquinas mais seguras. "

p O novo robô, chamado HAMR-E (Harvard Ambulatory Micro-Robot with Electroadhesion), foi desenvolvido em resposta a um desafio lançado ao Harvard Microrobotics Lab pela Rolls-Royce, que perguntou se seria possível projetar e construir um exército de micro-robôs capazes de escalar partes internas de seus motores a jato que são inacessíveis aos trabalhadores humanos. Os robôs de escalada existentes podem enfrentar superfícies verticais, mas experimenta problemas ao tentar escalar de cabeça para baixo, pois requerem uma grande quantidade de força adesiva para evitar que caiam.

p A equipe baseou o HAMR-E em um de seus micro-robôs existentes, HAMR, cujas quatro pernas lhe permitem andar em superfícies planas e nadar na água. Embora o design básico do HAMR-E seja semelhante ao HAMR, os cientistas tiveram que resolver uma série de desafios para fazer o HAMR-E aderir e atravessar a vertical com sucesso, invertido, e superfícies curvas que encontraria em um motor a jato.

p Primeiro, eles precisavam criar almofadas adesivas para os pés que mantivessem o robô preso à superfície, mesmo quando de cabeça para baixo, mas também solte para permitir que o robô "ande" levantando e posicionando seus pés. As almofadas consistem em um eletrodo de cobre isolado com poliimida, que permite a geração de forças eletrostáticas entre as almofadas e a superfície condutora subjacente. As almofadas dos pés podem ser facilmente liberadas e reativadas, ligando e desligando o campo elétrico, que opera a uma tensão semelhante à necessária para mover as pernas do robô, exigindo, portanto, muito pouca energia adicional. As almofadas eletroadesivas podem gerar forças de cisalhamento de 5,56 gramas e forças normais de 6,20 gramas - mais do que o suficiente para evitar que o robô de 1,48 grama escorregue ou caia de sua superfície de escalada. Além de fornecer altas forças adesivas, as almofadas foram projetadas para serem capazes de flexionar, permitindo assim que o robô suba em superfícies curvas ou irregulares.

p Os cientistas também criaram novas articulações do tornozelo para HAMR-E que podem girar em três dimensões para compensar as rotações de suas pernas enquanto caminha, permitindo que ele mantenha sua orientação em sua superfície de escalada. As juntas foram fabricadas em fibra de vidro em camadas e poliimida, e dobrado em uma estrutura semelhante a um origami que permite que os tornozelos de todas as pernas girem livremente, e se alinhar passivamente com o terreno conforme o HAMR-E sobe.

p Finalmente, os pesquisadores criaram um padrão de caminhada especial para HAMR-E, pois precisa ter três almofadas de pé tocando uma superfície vertical ou invertida o tempo todo para evitar que caia ou escorregue. Um pé se solta da superfície, balança para frente, e reconecta-se enquanto os três pés restantes permanecem presos à superfície. Ao mesmo tempo, uma pequena quantidade de torque é aplicada pelo pé diagonalmente ao pé levantado para evitar que o robô se afaste da superfície de escalada durante a fase de balanço da perna. Este processo é repetido para as outras três pernas para criar um ciclo completo de caminhada, e está sincronizado com o padrão de ativação do campo elétrico em cada pé.

p Quando o HAMR-E foi testado em superfícies verticais e invertidas, foi capaz de realizar mais de cem passos consecutivos sem se soltar. Ele caminhou a velocidades comparáveis ​​a outros pequenos robôs de escalada em superfícies invertidas e um pouco mais lento do que outros robôs de escalada em superfícies verticais, mas foi significativamente mais rápido do que outros robôs em superfícies horizontais, tornando-o um bom candidato para explorar ambientes que possuem uma variedade de superfícies em diferentes arranjos no espaço. Ele também é capaz de realizar giros de 180 graus em superfícies horizontais.

p HAMR-E também manobrou com sucesso em torno de uma curva, seção invertida de um motor a jato enquanto permanece conectado, e suas juntas passivas de tornozelo e almofadas adesivas para os pés foram capazes de acomodar as características ásperas e irregulares da superfície do motor simplesmente aumentando a tensão de eletroadesão.

p A equipe continua a refinar o HAMR-E, e planeja incorporar sensores em suas pernas que podem detectar e compensar as almofadas dos pés soltas, o que ajudará a evitar que caia de superfícies verticais ou invertidas. A capacidade de carga útil do HAMR-E também é maior do que seu próprio peso, abrindo a possibilidade de transportar uma fonte de alimentação e outros eletrônicos e sensores para inspecionar vários ambientes. A equipe também está explorando opções para usar o HAMR-E em superfícies não condutoras.

p "Esta iteração do HAMR-E é o primeiro e mais convincente passo para mostrar que esta abordagem a um robô escalador em escala centimétrica é possível, e que tais robôs poderiam no futuro ser usados ​​para explorar qualquer tipo de infraestrutura, incluindo edifícios, tubos, motores, geradores, e mais, "disse o autor correspondente, Robert Wood, Ph.D., que é membro do corpo docente fundador do Wyss Institute e também professor de Engenharia e Ciências Aplicadas de Charles River no SEAS.

p "Embora os cientistas acadêmicos sejam muito bons em formular questões fundamentais para explorar no laboratório, às vezes, a colaboração com cientistas industriais que entendem os problemas do mundo real é necessária para desenvolver tecnologias inovadoras que podem ser traduzidas em produtos úteis. Estamos entusiasmados em ajudar a catalisar essas colaborações aqui no Wyss Institute, e para ver os avanços revolucionários que surgem, "disse o Diretor Fundador da Wyss, Donald Ingber, M.D., Ph.D., que também é o professor Judah Folkman de Biologia Vascular na Harvard Medical School e do Programa de Biologia Vascular no Hospital Infantil de Boston, e Professor de Bioengenharia do SEAS.