A maioria dos robôs usa atuadores elétricos, mas esse carinha faz muito mais. Os pesquisadores criaram um novo tipo de motor de combustão interna em miniatura que dá ao pequeno sapo robô habilidades de salto explosivo e controle motor fino.
A ideia de queimar combustível para alimentar um robô pode parecer do século passado, mas como aponta uma equipe de pesquisa do Laboratório de Robótica Orgânica da Universidade Cornell, as baterias de hoje são pesadas e não transportam muita energia – portanto, o desempenho dos atuadores elétricos é limitado.
Esses limites seriam ainda maiores se fossem usados combustíveis químicos de alta energia, então a equipe decidiu projetar um novo tipo de atuador robótico rápido e de alta frequência que funcionaria como um motor de combustão interna normal.
Os minúsculos atuadores, com cerca de 5 milímetros (0,2 polegadas) de diâmetro, atraem metano e oxigênio para uma câmara de combustão simples de 0,09 mililitros e a acendem com uma faísca. A parte superior da câmara de combustão é coberta por uma camada de película de pele de dragão de silicone altamente elástica, que funciona um pouco como um pistão no motor de um carro. Quando o combustível é queimado, ele se estica para expandir o volume da câmara de combustão e depois se recupera rapidamente para descarregar os gases de escape dos pequenos orifícios laterais.
Tudo acontece muito rapidamente, mas o resultado final é: quanto maior o impacto, mais a membrana se solta. Esses atuadores podem suportar impactos com expansão do volume da cavidade de até 140%, com forças superiores a 9,5N, e são muito rápidos, operando a uma frequência de mais de 100 vezes por segundo, se necessário.
A equipe de Cornell incorporou protótipos impressos em 3D desses pequenos atuadores de combustão no topo das almofadas dos pés de um minúsculo robô sapo quadrúpede rígido, de modo que sempre que a membrana de um determinado atuador se solta, os pés são empurrados para baixo. Eles projetaram um esquema de controle que variava a frequência de faísca do atuador, a relação de equivalência de combustível e o fluxo de combustível, depois combinaram esses controles com o controle de duas pernas esquerdas e duas pernas direitas, e então começaram a ver o que poderiam fazer com que o robô fizesse.
Eles conseguiram fazer com que o robô rastejasse para frente em uma marcha oscilante e saltasse para frente em várias alturas, inclusive em superfícies mais altas. Eles criaram uma marcha serpentina para frente baseada na rotação e fizeram com que ela girasse no sentido horário ou anti-horário no local.
Para demonstrar o poder explosivo do atuador, eles fizeram o robô saltar impressionantes 56 centímetros (1,8 pés) no ar e também demonstraram que o robô poderia se mover em uma variedade de superfícies sólidas, de alto atrito, baixo atrito e soltas. Eles também carregaram o robô com 32 gramas de carga (mais de 22 vezes o peso do robô) e demonstraram que ainda podiam controlar o movimento do robô.
Finalmente, esses pequenos atuadores poderiam dar aos roboticistas uma opção extra útil quando o movimento ultrarrápido é necessário - imagine como seria bom se o Atlas pudesse fornecer assistência explosiva com seu sistema hidráulico de pernas ou socos movidos a fogo.
A pesquisa foi publicada na revista Science. Assista ao vídeo abaixo.