Robô movido a ar não precisa de eletrônicos

Engenheiros criaram um robô macio de quatro patas que não precisa de eletrônicos para funcionar. O robô só precisa de uma fonte constante de ar pressurizado para todas as suas funções, incluindo seus controles e sistemas de locomoção. As aplicações incluem robôs que podem operar em ambientes onde a eletrônica não pode funcionar, como máquinas de ressonância magnética ou poços de minas. Robôs macios são de particular interesse porque se adaptam facilmente ao ambiente e operam com segurança perto de humanos.

A maioria dos robôs macios são alimentados por ar pressurizado e são controlados por circuitos eletrônicos. Mas essa abordagem requer componentes complexos, como placas de circuito, válvulas e bombas, geralmente fora do corpo do robô. Esses componentes, que constituem o cérebro e o sistema nervoso do robô, são tipicamente volumosos e caros. Por outro lado, o novo robô é controlado por um sistema de circuitos pneumáticos leve e de baixo custo, composto por tubos e válvulas macias a bordo do próprio robô. O robô pode andar sob comando ou em resposta aos sinais que sente do ambiente.

Leia uma sessão de perguntas e respostas com o pesquisador

O engenheiro da UCSD Dylan Drotman diz Tech Briefs onde esse tipo de robô pode ser usado e como ele pode fazer muito mais do que apenas andar.

O poder computacional do robô imita aproximadamente os reflexos dos mamíferos que são impulsionados por uma resposta neural da coluna e não do cérebro. A equipe se inspirou em circuitos neurais encontrados em animais, chamados geradores de padrões centrais, feitos de elementos muito simples que podem gerar padrões rítmicos para controlar movimentos como andar e correr. Para imitar as funções dos geradores, a equipe construiu um sistema de válvulas que atuam como osciladores, controlando a ordem em que o ar pressurizado entra nos músculos movidos a ar nos quatro membros do robô. Os pesquisadores construíram um componente que coordena a marcha do robô atrasando a injeção de ar nas pernas do robô. A marcha do robô foi inspirada nas tartarugas de pescoço lateral.

O robô também é equipado com sensores mecânicos simples - pequenas bolhas macias cheias de fluido colocadas na extremidade das barras que se projetam do corpo do robô. Quando as bolhas são deprimidas, o fluido vira uma válvula no robô que faz com que ele inverta a direção. O robô está equipado com três válvulas que atuam como inversores que fazem com que um estado de alta pressão se espalhe pelo circuito movido a ar, com um atraso em cada inversor.

Cada uma das quatro pernas do robô tem três graus de liberdade alimentados por três músculos. As pernas são inclinadas para baixo a 45 graus e são compostas por três câmaras cilíndricas pneumáticas paralelas e conectadas com fole. Quando uma câmara é pressurizada, o membro se dobra na direção oposta. Como resultado, as três câmaras de cada membro fornecem flexão multi-eixo necessária para caminhar. Os pesquisadores emparelharam câmaras de cada perna diagonalmente uma da outra, simplificando o problema de controle.

Uma válvula macia muda a direção de rotação dos membros entre anti-horário e horário. Essa válvula atua como o que é conhecido como um interruptor de duplo polo com travamento – um interruptor com duas entradas e quatro saídas, de modo que cada entrada tem duas saídas correspondentes às quais está conectada. Esse mecanismo é um pouco como pegar dois nervos e trocar suas conexões no cérebro.

Os pesquisadores querem melhorar a marcha do robô para que ele possa andar em terrenos naturais e superfícies irregulares, permitindo que ele navegue por uma variedade de obstáculos. Isso exigiria uma rede de sensores mais sofisticada e um sistema pneumático mais complexo. A equipe também analisará como a tecnologia pode ser usada para criar robôs que são parcialmente controlados por circuitos pneumáticos para algumas funções, como andar, enquanto os circuitos eletrônicos tradicionais lidam com funções mais altas.