O Companheiro da ETH Pioneer, Marcel Schuck, está desenvolvendo uma garra robótica que pode manipular objetos pequenos e frágeis sem tocá-los. A tecnologia é baseada em ondas sonoras.

A pequena instalação que Marcel Schuck montou em sua bancada é uma reminiscência de uma aula de física escolar:um arranjo, compreendendo duas semi-esferas e se assemelhando a um par de fones de ouvido, está conectado a uma placa de circuito com microchips. Ele está usando a montagem para demonstrar um efeito físico. Uma pequena esfera paira entre as duas semi-esferas, sustentado por ondas de ultra-som. "Este fenômeno é conhecido como levitação acústica, "explica o cientista.

Como parte de sua ETH Pioneer Fellowship, o ex-aluno de doutorado da ETH desenvolve atualmente um método que permite levantar e manipular pequenos objetos inteiramente sem tocá-los. Isso é particularmente relevante em situações onde danos a pequenos componentes custam dinheiro, como na indústria relojoeira ou de semicondutores.

Garras robóticas convencionais são propensas a danificar objetos frágeis. Para combater isso, suave, pinças semelhantes a borracha podem ser usadas. Embora não causem danos, eles são facilmente contaminados, como uma borracha de borracha bem usada. Adicionalmente, essas garras robóticas macias oferecem apenas uma precisão de posicionamento limitada.

Agarrar sem tocar:esse é o princípio por trás do projeto de Schuck, "Robótica sem toque." A tecnologia é baseada em um efeito que foi explorado por mais de 80 anos e foi usado pela primeira vez na exploração espacial. As ondas de ultra-som geram um campo de pressão que os humanos não podem ver ou ouvir. Os pontos de pressão são criados à medida que as ondas acústicas se sobrepõem, e pequenos objetos podem ficar presos nesses pontos. Como resultado, eles parecem flutuar livremente no ar - em uma armadilha acústica.

Benefícios econômicos

A instalação em seu laboratório é o protótipo do produto que Schuck quer desenvolver:uma pinça robótica controlada eletronicamente por ultrassom. O cientista de 31 anos instalou vários pequenos alto-falantes nas duas semi-esferas, criado usando uma impressora 3-D. O software associado permite que Schuck controle os alto-falantes de forma que os pontos de pressão possam ser movidos. O objetivo é mudar sua posição em tempo real sem que o objeto suspenso caia no chão. Esse aspecto particular está sendo pesquisado pelo aluno de doutorado da ETH Marc Röthlisberger, que divide um laboratório no Technopark Zurich com Schuck e Christian Burkard, aluno de mestrado.

Apenas usando a tecnologia existente, os cientistas são capazes de mover vários pequenos objetos através do espaço. O software ajusta a garra à forma do objeto a ser levantado, e um braço do robô transporta o objeto até o destino.

O princípio de agarrar sem tocar também tem um benefício econômico:ao trabalhar com um robô convencional, uma pinça diferente é necessária para quase todas as novas formas. A pinça acústica elimina a necessidade de um amplo conjunto de pinças caras de alta precisão. Nem é necessário que o próprio braço do robô seja extremamente preciso:"O posicionamento exato é determinado pelas ondas acústicas controladas pelo software, "Schuck explica.

Inicialmente, Schuck quer usar o financiamento de sua ETH Pioneer Fellowship para determinar como as garras de robôs são implantadas na prática. "O objetivo principal é explorar os campos potenciais de aplicação e abrir portas dentro da indústria, "Schuck diz. A inovação provavelmente será do interesse da indústria relojoeira, onde a micromecânica altamente precisa é essencial para lidar com componentes minúsculos caros. "Rodas dentadas, por exemplo, são primeiro revestidos com lubrificante, e então a espessura dessa camada de lubrificante é medida. Mesmo o mais leve toque pode danificar a fina película de lubrificante. ”A produção de microchip pode ser outro mercado atraente para a tecnologia de Schuck.

Schuck está usando alguns dos 150, 000 francos suíços da bolsa para criar um tipo de "kit de desenvolvimento" para clientes em potencial. Este contém uma pinça de robô, software de controle, e instruções. Schuck ressalta que ainda não sabe como ficará o produto final. "Isso depende do feedback que recebo da indústria." Ele espera encontrar algumas partes interessadas que irão colaborar com ele no desenvolvimento posterior da garra acústica. Por um lado, isso deve ajudar a satisfazer as necessidades existentes do mercado. Por outro lado, Schuck deseja que a tecnologia funcione não apenas no laboratório, mas no mundo real. Se ele conseguir fazer isso até a primavera de 2021, Schuck avalia que deve ser capaz de estabelecer uma start-up com base em sua ideia de negócio engenhosa.