Pesquisadores internacionais desenvolveram um braço robótico flexível que realiza movimentos complexos como: dobrar, torcer e envolver objetos utilizando poucos atuadores (músculos artificiais) por impressão 3D. Para isso, os cientistas se inspiraram nas trombas dos elefantes para criar um sistema de pele equipada com sensores, que detectam o contato. O objetivo é entender como a tromba reúne precisão e adaptabilidade na criação de máquinas mais eficientes e versáteis. Os detalhes da tecnologia foram publicados na revista científica PNAS Nexus.
Lucia Beccai, chefe do laboratório de Percepção em BioRobótica Flexível do Instituto Italiano de Tecnologia (IIT) em Gênova e líder do projeto Proboscis, explicou ao Correio que diferentes técnicas foram empregadas ao longo da investigação. "Realizamos análises histológicas por meio da preparação de amostras de secções transversais da tromba e da obtenção de imagens de alta resolução com microscópio digital. Também conduzimos a caracterização biomecânica de regiões específicas ao longo da tromba por meio de ensaios de tração, além de utilizar microscopia digital para avaliar a rugosidade superficial."
Segundo ela, a equipe também recorreu à modelagem computacional e à análise de elementos finitos para estudar a microarquitetura da pele. Os dados obtidos orientaram a criação dos componentes do robô, incluindo os músculos artificiais e os atuadores flexíveis, responsáveis por transformar energia em movimento. O conjunto resultou em um braço com quase um metro de comprimento. Fabricada com técnicas de impressão 3D, a estrutura consegue se adaptar ao formato dos objetos e distribuir a força durante a manipulação, mesmo com um número reduzido de atuadores.
Um dos principais achados foi a rigidez zonal da pele da tromba. Os pesquisadores identificaram regiões com diferentes níveis de resistência e flexibilidade. Essa característica inspirou o revestimento robótico, que também apresenta propriedades distintas ao longo da superfície: áreas mais rígidas protegem o sistema contra o desgaste, enquanto outras mais flexíveis favorecem a adaptação aos objetos.
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A equipe também estudou as papilas dérmicas, estruturas localizadas sob a pele que ampliam estímulos mecânicos e contribuem para a sensibilidade tátil. A partir delas, foram desenvolvidas estruturas geométricas capazes de concentrar forças sobre os sensores, aumentando a capacidade de detectar estímulos e protegendo os componentes eletrônicos contra impactos e desgaste. Outro princípio incorporado ao robô foi o enrijecimento seletivo da tromba. Os elefantes conseguem alterar a rigidez de diferentes regiões musculares para controlar seus movimentos sem depender de mecanismos complexos. No sistema desenvolvido, a estratégia ajuda a simplificar o controle do braço.
Modelo
Segundo Beccai, a tromba oferece dois princípios importantes para a robótica: a rigidez zonal — que contribui para a eficiência dos movimentos — e as estruturas geométricas — que aumentam a sensibilidade dos sensores. Enquanto as peles robóticas convencionais costumam apresentar propriedades uniformes, o modelo desenvolvido combina uma superfície rígida e resistente à abrasão na parte superior da estrutura com outra mais flexível e aderente na parte inferior.
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"Essa combinação oferece proteção sem comprometer a capacidade de adaptação necessária para a manipulação de objetos, aumentando a eficiência por meio das propriedades passivas dos materiais, em vez de depender de sistemas complexos de controle ativo." A estrutura inspirada nas papilas dérmicas também pode tornar os sensores mais resistentes sem comprometer a sensibilidade. Beccai acrescenta que "ao ajustar o tamanho, a forma e o espaçamento dessas estruturas, os engenheiros podem potencializar seletivamente determinados estímulos, criando sensores táteis mais robustos e protegidos contra o desgaste mecânico".
Estagiária sob a supervisão de Marcelo Abreu
Política
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