Engenheiros criaram robôs flexíveis e rígidos sem motores: movem-se através de aquecimento e estruturas tipo origami.

A solução de Princeton para robôs macios híbridos com elastómeros de cristal líquido

Engenheiros de Princeton criaram robôs híbridos, com partes macias e rígidas, que não precisam de motores nem de bombas de ar. Ao combinar um elastómero de cristal líquido com princípios inspirados no origami, desenvolveram robôs capazes de se mover sem desgaste.

Os robôs macios procuram movimentos fluidos e capacidade de mudar de forma, mas dependem, na maioria das vezes, de motores volumosos ou de sistemas externos. A equipa de Princeton utilizou um material especial de impressão - o elastómero de cristal líquido -, juntamente com eletrónica flexível e impressão 3D, para fabricar robôs que se movem através do aquecimento controlado do polímero.

Como demonstração, foi construído um robot em forma de grou de origami. Quando é aplicado um campo elétrico, o grou começa a bater as asas e a executar sequências de movimentos programáveis. A solução abre perspetivas para aplicações na robótica macia.

Com uma impressora 3D, a equipa imprimiu um polímero com áreas de padrão definidas. Graças ao elastómero de cristal líquido, as moléculas do polímero organizam-se numa estrutura ordenada. A programação da impressora permitiu orientar as moléculas em direções específicas, criando articulações incorporadas. Ao serem aquecidas, essas articulações dobravam-se de forma previsível, garantindo o movimento do robot.

A eletrónica flexível foi integrada nas articulações do material - a flexibilidade das placas de circuito permitiu incorporá-las diretamente no próprio material. O sistema foi concebido para aquecer zonas específicas do polímero, e os sensores de temperatura embutidos asseguraram um ciclo de controlo fechado, permitindo que o robot reagisse em tempo real.

Para obter um movimento preciso e repetível, a equipa reforçou as áreas entre as articulações com finas placas de fibra de vidro presas às placas flexíveis. Isso permitiu que o robot se movesse sem motores.

Para controlar movimentos como dobrar e desdobrar, foram usados modelos matemáticos baseados em padrões de origami. David Bershadsky, coautor do desenvolvimento da Universidade do Texas, acrescentou: "O principal contributo é a integração entre ciência dos materiais e robótica, com foco nas possibilidades de fabrico".

Bershadsky também desenvolveu uma ferramenta de software, disponível no GitHub, que ajuda a criar robots próprios. Essa ferramenta inclui dados da publicação na revista Advanced Materials, facilitando a experimentação e o desenvolvimento posterior.