A visão de um RoboBee caindo em direção a uma parede ou colidindo com uma caixa de vidro pode ter causado pânico nos pesquisadores do Laboratório de Microrobótica de Harvard na Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas (SEAS) de Harvard John A. Paulson, mas não mais.

Pesquisadores do SEAS e do Wyss Institute for Biologicamente Inspired Engineering desenvolveram um RoboBee resiliente alimentado por músculos artificiais macios que podem colidir com as paredes, cair no chão, e colidir com outros RoboBees sem ser danificado. É o primeiro microrrobô movido por atuadores suaves a atingir o vôo controlado.

"Houve um grande impulso no campo dos microrobóticos para fazer robôs móveis com atuadores macios porque eles são muito resistentes, "disse Yufeng Chen, um ex-aluno de graduação e pós-doutorado na SEAS e primeiro autor do artigo. "Contudo, Muitas pessoas em campo duvidam que eles possam ser usados ​​para robôs voadores porque a densidade de potência desses atuadores simplesmente não é alta o suficiente e eles são notoriamente difíceis de controlar. Nosso atuador tem densidade de potência e capacidade de controle altas o suficiente para atingir o vôo flutuante. "

A pesquisa é publicada em Natureza .

Para resolver o problema de densidade de potência, os pesquisadores construíram sobre os atuadores macios acionados eletricamente desenvolvidos no laboratório de David Clarke, o Professor de Materiais da Família Extended Tarr. Esses atuadores macios são feitos com elastômeros dielétricos, materiais macios com boas propriedades de isolamento, que deformam quando um campo elétrico é aplicado.

Ao melhorar a condutividade do eletrodo, os pesquisadores conseguiram operar o atuador a 500 Hertz, em paridade com os atuadores rígidos usados ​​anteriormente em robôs semelhantes.

Outro desafio ao lidar com atuadores macios é que o sistema tende a entortar e se tornar instável. Para resolver este desafio, os pesquisadores construíram uma fuselagem leve com um pedaço de rosca de restrição vertical para evitar que o atuador entortasse.

Os atuadores macios podem ser facilmente montados e substituídos nesses robôs de pequena escala. Para demonstrar várias capacidades de voo, os pesquisadores construíram vários modelos diferentes do RoboBee com motor soft. Um modelo de duas asas poderia decolar do solo, mas não tinha controle adicional. Um de quatro asas, dois modelos de atuador podem voar em um ambiente desordenado, superando colisões múltiplas em um único vôo.

"Uma vantagem da pequena escala, robôs de baixa massa são sua resiliência a impactos externos, "disse Elizabeth Farrell Helbling, um ex-aluno de pós-graduação da SEAS e co-autor do artigo. "O atuador suave oferece um benefício adicional porque pode absorver o impacto melhor do que as estratégias de atuação tradicionais. Isso seria útil em aplicações potenciais, como voar através de escombros para missões de busca e resgate."

Um oito asas, modelo de quatro atuadores demonstrou vôo pairado controlado, o primeiro para um microrrobô voador de alimentação suave.

Próximo, os pesquisadores pretendem aumentar a eficiência do robô de propulsão suave, que ainda está muito atrás dos robôs voadores mais tradicionais.

"Atuadores macios com propriedades semelhantes a músculos e ativação elétrica representam um grande desafio na robótica, "diz Robert Wood, Charles River Professor de Engenharia e Ciências Aplicadas em SEAS, membro do corpo docente do Wyss Institute for Biologicamente Inspired Engineering e autor sênior do artigo. "Se pudéssemos criar músculos artificiais de alto desempenho, o céu é o limite para os robôs que podemos construir. "