Os robôs macios nem sempre podem competir com os duros. Seus irmãos rígidos dominam as linhas de montagem, executar backflips, dance ao som do Uptown Funk de Bruno Mars, " voe, mergulho, e caminhar por vulcões.

Mas a cada ano, robôs soft ganham novas habilidades. Eles aprenderam a pular, contorcer-se, e aderência. E, ao contrário dos robôs rígidos, eles podem lidar com tomates sem machucar as frutas, ressurgir ileso após ser atropelado por um carro, e jornada através da radiação, zonas de desastre, e o espaço sideral com poucas cicatrizes. Para pessoas e animais, eles têm uma "função cooperativa":um toque suave.

Recentemente, pesquisadores do laboratório de George M. Whitesides, o professor da Woodford L. e Ann A. Flowers University, inventaram substitutos suaves para as últimas peças rígidas necessárias para construir um robô. Em vez de eletricidade e fios, o ar pressurizado se expande e contrai infláveis ​​de borracha para criar movimento, as válvulas macias assumem o lugar das duras, e a lógica digital soft replica os mesmos recursos de um computador eletrônico.

Agora, A mais recente invenção do pesquisador de pós-doutorado Daniel J. Preston dá a esses robôs novos, movimentos complexos. Como primeiro autor de um estudo publicado em Ciência Robótica , ele apresenta o primeiro oscilador de anel macio, que dá aos robôs soft a capacidade de rolar, ondular, ordenar, medidores de líquidos, e engula.

"É outra ferramenta do kit de ferramentas para torná-los inteligentes, robôs suaves sem qualquer eletrônica, e sem válvulas rígidas, "Preston diz.

Até agora, os osciladores em anel eram feitos com transistores eletrônicos ou microfluídicos. A eletrônica sempre requer componentes rígidos. A maioria dos microfluídicos faz, também. Muitos usam vidro para seus sistemas de água ou ar pressurizados e requerem canais finos que só podem lidar com taxas de fluxo muito baixas, limitar as velocidades de operação. Sistemas microfluídicos minúsculos podem atingir frequências mais altas do que o oscilador de anel pneumático em macroescala de Preston, mas sua equipe já tem projetos para ajustar seu sistema suave para alcançar velocidades maiores, se necessário.

O oscilador de anel suave - como todos os osciladores de anel - depende de inversores (portas lógicas digitais "NÃO"). Inversores de Preston, por exemplo, manipular a pressão do ar nos tubos de borracha de seu robô:Se a entrada for de alta pressão, a saída será de baixa pressão e vice-versa. Quando três, ou qualquer número ímpar, de portas estão conectadas em um anel, a mudança de um portão aciona o próximo, que desencadeia o próximo, e assim por diante.

"A resposta legal que você obtém quando combina um número ímpar desses inversores em um loop é uma instabilidade que viaja ao redor do loop, “Preston diz. um movimento acende o próximo, criando um ritmo constante sem a necessidade de outro empurrão.

Para testar o que o oscilador de anel macio poderia fazer, Preston e sua equipe criaram cinco protótipos de robôs suaves. Cada um usa um único, fonte constante de pressão de ar para operar três atuadores pneumáticos (os inversores).

Um protótipo empurra uma bola em torno de um anel. Outro ondula um palco para manter contas de dois tamanhos diferentes rolando contra a borda. Eventualmente, todas as contas menores caem por um orifício na lateral do palco. Eles se resolvem.

"O oscilador de anel é muito bom para coisas como movimentos de rolamento, "Preston diz. A rolagem requer a coordenação de várias ações no tempo. Uma única entrada e saída não serão suficientes. Por exemplo, para fazer seu robô de espuma hexagonal rolar para frente, o oscilador de anel ajuda a encher um balão atrás do robô e esvaziar um na frente ao mesmo tempo. O movimento coordenado de empurrar e soltar desloca o hexágono para a frente repetidas vezes enquanto os balões inflam e esvaziam em perfeita sincronia.

Ainda outro protótipo oferece um propósito mais tangível. Uma manga à base de têxteis, enrolado na parte inferior da perna e preso com velcro, exerce pressão coordenada, "bombeando" fluido pela perna.

De acordo com estudos recentes, esse movimento de "bombeamento" melhora os sintomas de linfedema e doença venosa crônica melhor do que a simples compressão. O dispositivo também pode ajudar enfermeiras, garçons, e policiais previnem a trombose venosa profunda, resultado de longas jornadas de trabalho com pés cansados.

Antes de iniciarem os ensaios clínicos para sua manga, a equipe quer avaliar o interesse. Se um número suficiente de pessoas deseja um mais macio, maneira menos cara de aliviar e prevenir os sintomas, o produto pode apenas encontrar um mercado grande o suficiente para merecer mais pesquisas.

O baixo custo dos materiais de Preston - elastômeros de silicone como borracha - os tornam ideais para mais do que apenas cuidados domésticos baratos. Bio-compatível, descartável, □ Gentil, e versões estéreis podem ser usadas para experimentos de laboratório, entrega de drogas, ou mesmo dispositivos médicos dentro do corpo, como esta manga que ajuda o coração a bater. O protótipo final de Preston pode classificar três líquidos de cores diferentes com base em uma sequência e tempo pré-determinados, uma ferramenta que pode ser útil para químicos.

Embora todos os protótipos de Preston sejam feitos apenas com materiais macios, eles ainda não estão soltos:todos dependem de uma fonte constante de ar pressurizado. No entanto, Preston e seus colegas têm algumas soluções para isso, também. Para a manga da perna, os pacientes poderiam fornecer seu próprio ar com uma bomba manual como as usadas para medir a pressão arterial. E robôs leves nas trincheiras poderiam usar cartuchos móveis de dióxido de carbono, amarrado como uma mochila, ou reações químicas geradoras de gás para colocar o robô em movimento.

Mas Preston espera que sua nova ferramenta alcance muito mais do que as aplicações demonstradas em seus cinco protótipos. Já que o artigo explica como replicar e personalizar o design, ele espera que outros laboratórios encontrem ainda mais utilidades. "As pessoas podem usar o oscilador soft ring para muitas aplicações diferentes em robótica soft, alguns dos quais podemos nem mesmo ter pensado ou imaginado ainda. "