Resumo:
Uma equipe de pesquisa da Universidade Estadual da Carolina do Norte, nos Estados Unidos, desenvolveu recentemente um novo tipo de robô macio. O robô pode saltar continuamente quando iluminado por luz infravermelha sem a necessidade de intervenção humana ou reajuste. Os pesquisadores disseram que esta conquista demonstra um novo mecanismo de movimento autônomo de robôs leves e fornece novas ideias para o projeto de futuros robôs autônomos.
Este robô tem o formato de uma gota d’água e foi chamado de “Ring Jumper” pela equipe de pesquisa. Ao contrário de muitos robôs que requerem baterias, motores ou sistemas de controle complexos, ele depende exclusivamente de luz infravermelha externa para alimentação. Uma vez iluminado, o robô pode continuar a realizar ações cíclicas e alternar entre diferentes modos de movimento, como avanço, salto e até vôo vertical.
O princípio básico do robô é usar a deformação torcional para armazenar energia potencial elástica e liberá-la instantaneamente quando atinge um ponto crítico, de acordo com os pesquisadores. Como a própria estrutura tem a capacidade de se recuperar automaticamente, não há necessidade de reiniciar após cada salto, mas ela pode retornar ao estado inicial e iniciar a próxima rodada de ação. Todo o processo pode ser repetido enquanto a luz infravermelha continuar a existir.
Estruturalmente, o robô é composto principalmente por um anel em forma de gota feito de elastômero de cristal líquido, conectado a uma estrutura fina de alumínio em forma de V em uma extremidade. Quando a luz infravermelha atinge a superfície do material, o elastômero de cristal líquido encolhe, fazendo com que toda a estrutura gire.
Sem design adicional, essa estrutura normalmente apenas rola no lugar. Porém, as peças de alumínio em forma de V instaladas nas extremidades evitam esse processo, fazendo com que a correia acumule continuamente deformação torcional. À medida que a carga de torção continua a aumentar, a energia potencial elástica armazenada no material torna-se cada vez maior. Quando um determinado ponto crítico é alcançado, a energia é liberada repentinamente, e a estrutura em forma de V é rapidamente ejetada para baixo e atinge o solo, ejetando assim todo o robô no ar.
Após completar um salto, o robô retornará à sua forma original e então iniciará novamente o ciclo de armazenamento e liberação de energia, formando um comportamento de salto autônomo contínuo.
A equipe de pesquisa descobriu que simplesmente mudar o ângulo da estrutura em forma de V pode mudar significativamente a forma como o robô se move. Quando o ângulo incluído é de cerca de 120 graus, o robô se move principalmente para frente lentamente, rastejando; quando o ângulo incluído diminui para 90 graus, o robô salta para frente; e quando o ângulo incluído se reduz ainda mais para cerca de 50 graus, o robô pode saltar quase verticalmente no ar.
Os pesquisadores disseram que isso significa que o mesmo robô pode ser alternado entre diferentes modos de movimento, ajustando um parâmetro geométrico simples, sem alterar o princípio de condução ou adicionar sistemas de controle adicionais.
Além de ajustar o ângulo incluído, a equipe também descobriu que a posição do centro de gravidade do robô também afeta o desempenho do movimento. Experimentos mostram que, ao adicionar uma pequena quantidade de contrapeso à extremidade arredondada da estrutura em forma de gota, o robô pode alcançar uma distância de salto maior e uma trajetória de avanço mais estável. Os pesquisadores comparam esse fenômeno a um nadador que se inclina para frente ao partir para ganhar maior propulsão.
Durante o experimento, a equipe de pesquisa também observou que a intensidade da luz infravermelha é crucial para o desempenho esportivo. Se a intensidade da luz for insuficiente, o robô não consegue acumular energia suficiente para completar o salto; mas se a intensidade da luz for muito forte, o processo de salto pode tornar-se instável e a direção pode até ser imprevisível. Portanto, o controle adequado da intensidade da luz é uma condição importante para alcançar um movimento estável e contínuo.
Os pesquisadores acreditam que este tipo de robô macio que pode se auto-reiniciar, continuar a se mover e ter uma estrutura simples deverá ser usado nas áreas de exploração de ambientes complexos, inspeção de espaços estreitos e novas pesquisas de robôs macios autodirigidos no futuro. Como não requer um sistema de controle eletrônico complexo e pode completar o movimento autônomo dependendo apenas das propriedades do material e de fontes de luz externas, ele também fornece uma nova direção de desenvolvimento para futuros projetos de robôs leves e de baixo custo.
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