p Quando parecia que os robôs não podiam ficar mais frios, Os pesquisadores da Cornell criaram um músculo robótico macio que pode regular sua temperatura por meio do suor. p Esta forma de gerenciamento térmico é um bloco de construção básico para permitir o uso robôs de alta potência para operar por longos períodos de tempo sem superaquecimento, de acordo com o Rob Shepherd, professor associado de engenharia mecânica e aeroespacial, quem liderou o projeto.

p O papel da equipe, "Autonomic Transpiration in 3-D Printed Hydrogel Actuators, "publicado em 29 de janeiro em Ciência Robótica .

p Um dos obstáculos para tornar duradouro, robôs adaptáveis ​​e ágeis estão gerenciando a temperatura interna dos robôs, de acordo com Shepherd, o autor sênior do artigo. Se os motores de alta densidade de torque e motores exotérmicos que acionam um robô superaquecerem, o robô irá parar de operar.

p Este é um problema particular para robôs soft, que são feitos de materiais sintéticos. Embora mais flexível, eles mantêm seu calor, ao contrário dos metais, que dissipam o calor rapidamente. Uma tecnologia de refrigeração interna, como um fã, pode não ajudar muito porque ocuparia espaço dentro do robô e aumentaria o peso.

p Portanto, a equipe de Shepherd se inspirou no sistema de resfriamento natural que existe nos mamíferos:o suor.

p "A capacidade de transpirar é uma das características mais notáveis ​​dos humanos, "disse o co-autor principal T.J. Wallin, EM. '16, Ph.D. '18, um cientista pesquisador do Facebook Reality Labs. "O suor aproveita a perda de água evaporada para dissipar rapidamente o calor e pode resfriar abaixo da temperatura ambiente. ... Como costuma acontecer, a biologia forneceu um excelente guia para nós, engenheiros. "

p A equipe do pastor fez parceria com o laboratório de Emmanuel Giannelis, o Walter R. Read Professor de Engenharia, para criar os materiais de nanopolímero necessários para a transpiração por meio de uma técnica de impressão 3-D chamada estereolitografia multimaterial, que usa a luz para curar a resina em formas predefinidas.

p “Nossa contribuição é a confecção de misturas de nanopartículas e materiais poliméricos que basicamente nos permitem controlar a viscosidade, ou fluxo, desses fluidos, "disse Giannelis, também vice-reitor de pesquisa e vice-presidente de transferência de tecnologia de Cornell, propriedade intelectual e política de pesquisa.

p Os pesquisadores fabricaram atuadores semelhantes a dedos compostos de dois materiais de hidrogel que podem reter água e responder à temperatura - de fato, esponjas "inteligentes". A camada de base, feito de poli-N-isopropilacrilamida, reage a temperaturas acima de 30 C (86 F) encolhendo, que espreme a água em uma camada superior de poliacrilamida que é perfurada com poros de tamanho mícron. Esses poros são sensíveis à mesma faixa de temperatura e se dilatam automaticamente para liberar o "suor, "e feche quando a temperatura cair abaixo de 30 C.

p A evaporação desta água reduz a temperatura da superfície do atuador em 21 C em 30 segundos, um processo de resfriamento que é aproximadamente três vezes mais eficiente do que em humanos, os pesquisadores descobriram. Os atuadores são capazes de resfriar cerca de seis vezes mais rápido quando expostos ao vento de um ventilador.

p “A melhor parte dessa estratégia sintética é que o desempenho regulatório térmico é baseado no próprio material, "disse Wallin." Não precisávamos de sensores ou outros componentes para controlar a taxa de suor. Quando a temperatura local subiu acima da transição, os poros simplesmente se abriam e fechavam por conta própria. "

p A equipe incorporou os dedos atuadores em uma mão de robô que poderia agarrar e levantar objetos, e eles perceberam que o suor autônomo não apenas esfriava a mão, mas também baixou a temperatura do objeto. Embora a lubrificação possa tornar a mão do robô escorregadia, Shepherd diz que as modificações na textura do hidrogel podem compensar melhorando a pegada da mão, muito parecido com rugas na pele.

p Uma desvantagem da tecnologia é que ela pode dificultar a mobilidade de um robô. Também é necessário que os robôs reabasteçam seu suprimento de água, que levou Shepherd a imaginar robôs suaves que algum dia não apenas transpirarão como mamíferos, mas beba como eles, também.

p A capacidade de um robô de secretar fluidos também pode levar a métodos de absorção de nutrientes, catalisando reações, remover contaminantes e revestir a superfície do robô com uma camada protetora, os pesquisadores escreveram.

p "Acho que o futuro de fazer esses materiais e robôs mais biologicamente análogos dependerá da composição do material, "Disse Shepherd." Isso levanta um ponto [sobre a importância da] pesquisa multidisciplinar nesta área, onde realmente nenhum grupo tem todas as respostas. "

p Outros colaboradores incluíram o associado de pós-doutorado e co-autor principal Anand Mishra; associado de pós-doutorado Wenyang Pan; a doutoranda Patricia Xu; e Barbara Mazzolai, do Centro de Micro-BioRobótica do Instituto Italiano de Tecnologia.