Uma equipe de pesquisadores imprimiu em 3D uma mão robótica macia que é ágil o suficiente para jogar o Super Mario Bros da Nintendo – e vencer!
Por Universidade de Maryland publicado por Science Daily.
O feito, destacado na capa da última edição da Science Advances , demonstra uma inovação promissora no campo da robótica leve, que se concentra na criação de novos tipos de robôs flexíveis e infláveis que são movidos a água ou ar em vez de eletricidade. A segurança e adaptabilidade inerentes dos robôs soft despertou o interesse em seu uso para aplicações como próteses e dispositivos biomédicos. Infelizmente, controlar os fluidos que fazem esses robôs flexíveis se curvarem e se moverem tem sido especialmente difícil – até agora.
O principal avanço da equipe, liderada pelo professor assistente de engenharia mecânica da Universidade de Maryland, Ryan D. Sochol, foi a capacidade de imprimir em 3D robôs macios totalmente montados com circuitos fluídicos integrados em uma única etapa.
“Anteriormente, cada dedo de uma mão robótica macia normalmente precisava de sua própria linha de controle, o que pode limitar a portabilidade e a utilidade”, explica o co-primeiro autor Joshua Hubbard, que realizou a pesquisa durante seu tempo como pesquisador graduando no Bioinspired Advanced Manufacturing de Sochol (BAM) Laboratório da UMD. “Mas, imprimindo em 3D a mão robótica macia com nossos transistores fluídicos integrados, ele pode jogar Nintendo com base em apenas uma entrada de pressão.”
Como demonstração, a equipe projetou um circuito fluídico integrado que permitia à mão operar em resposta à força de um único controle de pressão. Por exemplo, aplicar uma pressão baixa fazia com que apenas o primeiro dedo pressionasse o controle do Nintendo para fazer Mario andar, enquanto uma pressão alta fazia Mario pular. Guiado por um programa definido que alternava autonomamente entre as pressões desligada, baixa, média e alta, a mão robótica foi capaz de pressionar os botões no controlador para completar com sucesso o primeiro nível de Super Mario Bros. em menos de 90 segundos.
“Recentemente, vários grupos tentaram aproveitar os circuitos fluídicos para aumentar a autonomia dos robôs leves”, disse o recente Ph.D. graduado e co-primeiro autor do estudo Ruben Acevedo, “mas os métodos para construir e integrar esses circuitos fluídicos com os robôs podem levar dias a semanas, com um alto grau de trabalho manual e habilidade técnica.”
Para superar essas barreiras, a equipe se voltou para a “PolyJet 3D Printing“, que é como usar uma impressora colorida, mas com muitas camadas de ‘tintas’ multimaterial empilhadas umas sobre as outras em 3D.
“No espaço de um dia e com menos trabalho, os pesquisadores agora podem começar a pressionar uma impressora 3D para ter robôs macios completos – incluindo todos os atuadores macios, elementos de circuito fluídico e recursos corporais – prontos para uso, “disse a coautora do estudo Kristen Edwards.
A escolha de validar sua estratégia ao vencer o primeiro nível de Super Mario Bros. em tempo real foi motivada tanto pela ciência quanto pela diversão. Como o tempo e o nível do videogame estão estabelecidos, e apenas um único erro pode levar ao fim imediato do jogo, jogar Mario forneceu um novo meio para avaliar o desempenho do robô flexível que é excepcionalmente desafiador de uma maneira que não costuma ser enfrentada em campo .
Além da mão robótica que joga no Nintendo, a equipe de Sochol também relatou robôs macios inspirados em tartarugas terrestres em seu jornal. A tartaruga é o mascote oficial do UMD, e todos os robôs macios da equipe foram impressos no Terrapin Works 3D Printing Hub do UMD.
Outro benefício importante da estratégia da equipe é o código-fonte aberto, com acesso aberto ao jornal para qualquer pessoa ler, bem como um link nos materiais complementares para um GitHub com todos os arquivos de design eletrônico de seu trabalho.
“Estamos compartilhando gratuitamente todos os nossos arquivos de design para que qualquer pessoa possa fazer o download, modificar sob demanda e imprimir em 3D – seja com sua própria impressora ou por meio de um serviço de impressão como o nosso – todos os robôs de software e elementos de circuito fluídico de nosso trabalho “, disse Sochol. “Esperamos que esta estratégia de impressão 3D de código aberto amplie a acessibilidade, disseminação, reprodutibilidade e adoção de robôs leves com circuitos fluídicos integrados e, por sua vez, acelere o avanço no campo.”
No momento, a equipe está explorando o uso de sua técnica para aplicações biomédicas, incluindo dispositivos de reabilitação, ferramentas cirúrgicas e próteses personalizáveis. Como Sochol é docente afiliado do Departamento de Bioengenharia Fischell, bem como membro do Centro de Robótica de Maryland e do Instituto Robert E. Fischell para Dispositivos Biomédicos, a equipe tem um ambiente excepcional para continuar avançando em sua estratégia para enfrentar os desafios urgentes em campos biomédicos.
Fonte da história:
Materiais fornecidos pela University of Maryland . Nota: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e comprimento.
Referência do jornal :
Joshua D. Hubbard, Ruben Acevedo, Kristen M. Edwards, Abdullah T. Alsharhan, Ziteng Wen, Jennifer Landry, Kejin Wang, Saul Schaffer, Ryan D. Sochol. Fully 3D-printed soft robots with integrated fluidic circuitry. Science Advances , 2021; 7 (29): eabe5257 DOI: 10.1126 / sciadv.abe5257
