Camaleões, salamandras e muitos sapos usam energia elástica armazenada para lançar suas línguas pegajosas em insetos desavisados ​​localizados a até um comprimento de corpo e meio de distância, pegando-os dentro de um décimo de segundo.

Ramses Martinez, um professor assistente na Escola de Engenharia Industrial de Purdue e na Escola de Engenharia Biomédica Weldon na Faculdade de Engenharia da Universidade de Purdue e outros pesquisadores de Purdue no FlexiLab desenvolveram uma nova classe de robôs e atuadores totalmente suaves capazes de recriar bioinspirados de alta potência e movimentos de alta velocidade usando energia elástica armazenada. Esses robôs são fabricados com polímeros extensíveis semelhantes a elásticos, com canais pneumáticos internos que se expandem com a pressurização.

A energia elástica desses robôs é armazenada esticando seus corpos em uma ou várias direções durante o processo de fabricação, seguindo os princípios inspirados na natureza. Semelhante ao golpe da língua do camaleão, um robô macio pneumático pré-tensionado é capaz de expandir cinco vezes seu próprio comprimento, pegue um besouro vivo e recupere-o em apenas 120 milissegundos.

"Acreditamos que se pudéssemos fabricar robôs capazes de realizar movimentos de grande amplitude em alta velocidade como camaleões, então, muitas tarefas automatizadas poderiam ser concluídas com mais precisão e de forma muito mais rápida, "Martinez disse." Os robôs convencionais são geralmente construídos com componentes rígidos e pesados ​​que diminuem seu movimento devido à inércia. Queríamos superar esse desafio. "

Esta tecnologia foi publicada na edição de 25 de outubro de Materiais Funcionais Avançados . Um vídeo mostrando este robô que caça insetos:

Muitos passaros, como o pica-pau de três dedos, alcançar o empoleiramento de potência zero usando a energia elástica armazenada nos tendões estressados ​​na parte de trás de suas pernas, permitindo que não caiam de um poleiro durante o sono. A anatomia dessas aves serviu de exemplo para possibilitar a fabricação de garras robóticas capazes de potência zero, sustentando até 100 vezes seu peso e pousando de cabeça para baixo em ângulos de até 116 graus.

A conformabilidade dos braços macios dessas garras ao objeto agarrado maximiza a área de contato, melhorando a apreensão e facilitando a captura em alta velocidade e a retenção de potência zero. Um vídeo mostrando como essas garras robóticas macias inspiradas em pássaros pegando uma bola que se movia a 10 milímetros por segundo em apenas 65 milissegundos está disponível abaixo:

Um vídeo mostrando como essas garras podem ficar de cabeça para baixo em ângulos de até 116 graus:

Algumas plantas também sabem como explorar a energia elástica para obter movimento de alta velocidade usando "mecanismos de armadilha". A armadilha de Vênus usa a energia elástica armazenada em seu biestável, folhas curvas para fechar rapidamente na presa que explora sua superfície interna.

Inspirado pelo mecanismo de armadilha da armadilha de Vênus e estudando como os lagartos pegam insetos, a equipe de Purdue criou uma armadilha robótica macia com mosca Vênus, que fecha em apenas 50 milissegundos após receber um curto estímulo pressurizado. Um vídeo de câmera de alta velocidade mostrando o fechamento desta armadilha robótica de Vênus:

Martinez disse que esses novos robôs soft pré-tensionados têm várias vantagens significativas sobre os sistemas robóticos soft existentes. Primeiro, eles se destacam em agarrar, segurar e manipular uma grande variedade de objetos em alta velocidade. Eles podem usar a energia elástica armazenada em sua camada elastomérica pré-tensionada para segurar objetos até 100 vezes seu peso sem consumir qualquer energia externa.

Sua pele macia pode ser facilmente padronizada com microspikes antiderrapantes, o que aumenta significativamente sua tração e permite que eles fiquem de cabeça para baixo por longos períodos de tempo e facilita a captura de presas vivas.

"Prevemos que as estratégias de design e fabricação propostas aqui abrirão o caminho para uma nova geração de robôs totalmente macios, capazes de aproveitar a energia elástica para atingir velocidades e movimentos atualmente inacessíveis para os robôs existentes, "Martinez disse.