A nossa abordagem emprega tecnologias de impressão 3D multimateriais já existentes no mercado, juntamente com polímeros que possuem memória de formato, com o objetivo de criar atuadores suaves em uma escala microscópica. Isso permite um controle preciso e uma especialização delicada em robôs de tamanho reduzido. Um grupo de pesquisadores da Universidade Estadual da Carolina do Norte apresentou previsões de miniaturas de atuadores hidráulicos suaves que podem ser usados para controlar a deformação e o movimento de robôs com menos de um milímetro de espessura. Além disso, os pesquisadores também comprovaram que essa técnica é eficaz com materiais com memória de formato, permitindo aos usuários consertar repetidamente os robôs na forma desejada e retornar à forma original quando necessário.
A robótica flexível apresenta grande potencial para diversas aplicações, no entanto, é um desafio projetar os atuadores que possibilitam o movimento dos robôs flexíveis em tamanhos reduzidos. Jie Yin, autor principal de um artigo sobre o assunto e professor associado de engenharia mecânica e aeroespacial na NC State, afirma que “uma nova técnica envolve a construção de robôs flexíveis compostos por duas camadas”. A primeira camada é feita de um polímero flexível criado por meio de tecnologias de impressão 3D, que inclui canais microfluídicos – pequenos tubos que atravessam o material. A segunda camada é composta por um polímero flexível com memória de forma. No total, o robô flexível possui apenas 0,8 milímetro de espessura. Ao bombear fluido pelos canais microfluídicos, é gerado pressão hidráulica que impulsiona o movimento e a mudança de forma do robô flexível.
O movimento e a alteração da forma do robô macio são controlados pelo design dos canais microfluídicos – seja por meio de dobras, torções e outros mecanismos. Além disso, a velocidade e a quantidade de fluido inserida nos canais determinam a rapidez e a força do movimento do robô. Para manter o robô de uma determinada forma, os usuários podem aplicar calor moderado (64°C) e permitir que ele esfrie brevemente. Isso impede que o robô retorne à sua forma original, mesmo após a remoção do líquido dos canais. Para restaurar a forma original do robô, basta aplicar calor novamente após a remoção do líquido e o robô voltará à sua configuração original. Segundo Yinding Chi, coautor do estudo e ex-aluno de doutorado da NC State, um dos aspectos chave é o equilíbrio entre a camada de memória de forma e a camada que contém os canais microfluídicos.
É essencial que a camada de memória da forma seja suficientemente fina para dobrar com a aplicação da pressão do atuador, mas com espessura adequada para permitir que o robô mantenha suavemente sua forma mesmo após a remoção da pressão. Para exemplificar a técnica, os pesquisadores desenvolveram uma abordagem robótica suave capaz de agarrar objetos pequenos. Eles utilizaram pressão hidráulica para fechar a pinça em um objeto e, ao aplicar calor, conseguirão fixá-la nessa posição, mesmo após liberar a pressão do atuador. Dessa forma, a pinça pôde ser movimentada, transportando o objeto que estava segurando para uma nova posição. Em seguida, os pesquisadores aplicaram calor mais uma vez, permitindo que a pinça soltasse o objeto que havia agarrado.
De acordo com Haitao Qing, coautor do artigo e doutorando na NC State, os robôs macios podem ser aquecidos rapidamente até 64°C com uma pequena fonte de luz infravermelha, e resfriam em alta velocidade. O processo todo leva apenas cerca de dois minutos. Além disso, o movimento não precisa ser semelhante a uma pinça apertando, pois foi apresentado uma pinça inspirada na natureza, que envolve e segura firmemente um objeto. Isso permite uma pegada segura. Este artigo é uma prova de conceito para uma nova técnica e temos grandes expectativas para suas possíveis aplicações em miniatuadores macios em robôs de pequena escala, máquinas metamórficas e engenharia biomédica.
