Nas fábricas e armazéns de hoje, não é incomum ver robôs zunindo, transportar itens ou ferramentas de uma estação para outra. Em geral, robôs navegam facilmente em layouts abertos. Mas eles têm muito mais dificuldade em percorrer espaços estreitos para realizar tarefas como alcançar um produto na parte de trás de uma prateleira desordenada, ou serpenteando em torno das peças do motor de um carro para desatarraxar a tampa do óleo.

Agora, os engenheiros do MIT desenvolveram um robô projetado para estender um apêndice em forma de corrente flexível o suficiente para torcer e girar em qualquer configuração necessária, ainda rígido o suficiente para suportar cargas pesadas ou aplicar torque para montar peças em espaços apertados. Quando a tarefa estiver concluída, o robô pode retrair o apêndice e estendê-lo novamente, em um comprimento e forma diferente, para se adequar à próxima tarefa.

O design do apêndice é inspirado na maneira como as plantas crescem, que envolve o transporte de nutrientes, em uma forma fluidizada, até a ponta da planta. Lá, eles são convertidos em material sólido para produzir, aos poucos, uma haste de suporte.

Da mesma forma, o robô consiste em um "ponto de crescimento, "ou caixa de engrenagens, que puxa uma corrente solta de blocos interligados para dentro da caixa. Engrenagens na caixa, em seguida, bloqueiam as unidades de corrente e alimentam a corrente para fora, unidade por unidade, como um apêndice rígido.

Os investigadores apresentaram o "robô em crescimento" inspirado na planta esta semana na Conferência Internacional IEEE sobre Robôs e Sistemas Inteligentes (IROS) em Macau. Eles imaginam que garras, máquinas fotográficas, e outros sensores podem ser montados na caixa de engrenagens do robô, permitindo-lhe serpentear através do sistema de propulsão de uma aeronave e apertar um parafuso solto, ou chegar em uma prateleira e pegar um produto sem perturbar a organização do estoque circundante, entre outras tarefas.

"Pense em trocar o óleo do seu carro, "diz Harry Asada, professor de engenharia mecânica no MIT. "Depois de abrir o teto do motor, você tem que ser flexível o suficiente para fazer curvas fechadas, esquerda e direita, para chegar ao filtro de óleo, e então você tem que ser forte o suficiente para girar a tampa do filtro de óleo para removê-lo. "

"Agora temos um robô que pode potencialmente realizar essas tarefas, "diz Tongxi Yan, um ex-aluno de pós-graduação no laboratório de Asada, quem liderou o trabalho. "Pode crescer, retrair, e crescer novamente para uma forma diferente, para se adaptar ao seu ambiente. "

A equipe também inclui a estudante de graduação do MIT Emily Kamienski e o estudioso visitante Seiichi Teshigawara, quem apresentou os resultados na conferência.

O último pé

O design do novo robô é um desdobramento do trabalho de Asada em abordar o "último problema de um pé" - um termo de engenharia que se refere à última etapa, ou pé, da tarefa de um robô ou missão exploratória. Enquanto um robô pode passar a maior parte do seu tempo atravessando um espaço aberto, o último pé de sua missão pode envolver uma navegação mais ágil por meio de mais apertados, espaços mais complexos para completar uma tarefa.

Os engenheiros desenvolveram vários conceitos e protótipos para resolver o último problema de um pé, incluindo robôs feitos de soft, materiais em forma de balão que crescem como trepadeiras para passar por fendas estreitas. Mas Asada diz que esses robôs flexíveis extensíveis não são resistentes o suficiente para suportar "efetores finais, "ou complementos, como garras, máquinas fotográficas, e outros sensores que seriam necessários na realização de uma tarefa, uma vez que o robô rastejou até seu destino.

"Nossa solução não é realmente suave, mas um uso inteligente de materiais rígidos, "diz Asada, quem é o Professor de Engenharia da Fundação Ford.

Elos de corrente

Depois que a equipe definiu os elementos funcionais gerais do crescimento da planta, eles procuraram imitar isso em um sentido geral, em um robô extensível.

“A realização do robô é totalmente diferente de uma planta real, mas exibe o mesmo tipo de funcionalidade, em um certo nível abstrato, "Asada diz.

Os pesquisadores projetaram uma caixa de engrenagens para representar a "ponta de crescimento do robô, "semelhante ao botão de uma planta, Onde, à medida que mais nutrientes fluem para o local, a ponta alimenta um caule mais rígido. Dentro da caixa, eles se encaixam em um sistema de engrenagens e motores, que funciona para puxar um material fluidizado - neste caso, uma sequência flexível de unidades de plástico impressas em 3-D interligadas entre si, semelhante a uma corrente de bicicleta.

Conforme a corrente é alimentada na caixa, gira em torno de um guincho, que o alimenta por meio de um segundo conjunto de motores programados para travar certas unidades da cadeia em suas unidades vizinhas, criando um apêndice rígido à medida que sai da caixa.

Os pesquisadores podem programar o robô para bloquear certas unidades enquanto deixa outras desbloqueadas, para formar formas específicas, ou "crescer" em certas direções. Em experimentos, eles foram capazes de programar o robô para contornar um obstáculo conforme ele se estendia ou crescia a partir de sua base.

"Pode ser bloqueado em diferentes lugares para ser curvado de maneiras diferentes, e tem uma ampla variedade de movimentos, "Yan diz.

Quando a corrente está travada e rígida, é forte o suficiente para suportar um pesado, peso de meio quilo. Se uma pinça fosse anexada à ponta crescente do robô, ou caixa de engrenagens, os pesquisadores dizem que o robô pode crescer o suficiente para vagar por um espaço estreito, em seguida, aplique torque suficiente para afrouxar um parafuso ou desparafusar uma tampa.

A manutenção automática é um bom exemplo de tarefas nas quais o robô pode ajudar, de acordo com Kamienski. "O espaço sob o capô é relativamente aberto, mas é a última parte em que você tem que contornar um bloco de motor ou algo para chegar ao filtro de óleo, que um braço fixo não seria capaz de navegar. Este robô poderia fazer algo assim. "