Computador de borracha elimina último componente rígido dos robôs moles

Redação do Site Inovação Tecnológica -  10/04/2019

Nesta demonstração, o "computador macio" - contido dentro do tubo - é usado para manipular uma garra construída anteriormente pela equipe. [Imagem: Daniel J. Preston]

Robôs macios

A última peça que faltava para que os robôs moles - há quem prefira robôs macios - se tornassem inteiramente moles acaba de ser amolecida.

Com isto, torna-se possível construir robôs sem qualquer parte rígida ou metálica, o que significa dizer também, sem nenhuma eletrônica.

"Estamos emulando o processo de pensamento de um computador eletrônico usando apenas materiais flexíveis e sinais pneumáticos, substituindo os componentes eletrônicos por ar pressurizado," conta Daniel Preston, da Universidade Harvard, nos EUA.

Até agora, a maioria dos robôs macios ainda contava com peças rígidas: Válvulas de metal abrem e fecham os dutos de ar que operam as garras e braços feitos de borracha, e um computador informa a essas válvulas quando se movimentar.

Com a nova tecnologia, tudo poderá ser feito de borracha e outros materiais macios e flexíveis.

Para o robô submersível, em vez da garra há uma bexiga que enche e esvazia para fazê-lo afundar ou flutuar. [Imagem: Daniel J. Preston]

Lógica com ar comprimido

Para tomar decisões, os computadores usam portas lógicas digitais, circuitos eletrônicos que recebem mensagens (entradas) e determinam reações (saídas) com base em sua programação. O "hardware" humano não é tão diferente: quando um médico bate em um tendão abaixo da nossa rótula (entrada), o sistema nervoso está programado para empurrar a perna (saída).

O computador mole de Preston imita esse sistema usando tubos de silicone e ar pressurizado.

Para obter os tipos mínimos de portas lógicas necessárias para operações complexas - neste caso, NOT, AND e OR - ele programou válvulas flexíveisdesenvolvidas anteriormente pela equipe para reagir a diferentes pressões de ar - para a porta lógica NOT, por exemplo, se a entrada for de alta pressão, a saída será de baixa pressão.

Com estas três portas lógicas torna-se possível replicar qualquer comportamento encontrado em qualquer computador eletrônico.

Preston demonstrou isto construindo um robô submersível semiautônomo que mede a pressão da água usando seu computador mole. O robô mergulha quando detecta uma pressão baixa (perto da superfície) e sobe quando detecta uma pressão alta (em profundidade). Um botão externo pode fazê-lo parar na profundidade desejada.

O robô também pode ficar longos períodos coletando dados, como se exige dos robôs submarinos, sem gastar energia. Mesmo em repouso, o robô usa um resistor pneumático, através do qual o ar flui entre a atmosfera e uma fonte de vácuo ou pressão para manter a estase. E os circuitos não precisam de entrada de energia quando estão inativos, o que pode ser crucial em situações em que os robôs viajam longe de uma fonte de energia confiável.

Estrutura do computador de borracha e ar comprimido. [Imagem: Daniel J. Preston et al. (2019)]

Robôs macios

Robôs construídos apenas com partes macias têm vários benefícios, como funcionar ao lado de trabalhadores humanos sem riscos de ferimentos sérios. Eles também são tipicamente mais baratos e mais simples de construir, leves, duráveis e resistentes a danos e materiais corrosivos.

Adicionar inteligência permitirá que os robôs macios sejam usados para muito mais do que apenas manusear frutas, como já estão sendo empregados, avançando em várias áreas onde tamanho e velocidade não são requisitos importantes. Por exemplo, um robô pode sentir a temperatura de um usuário e emitir um aperto suave para indicar febre, alertar um mergulhador quando a pressão da água subir demais ou empurrar detritos após um desastre natural para ajudar a encontrar vítimas e oferecer ajuda.

Robôs macios também podem se aventurar onde a eletrônica se dá mal: Áreas com alta radiação, como nos inevitáveis acidentes nucleares, no espaço exterior ou dentro de máquinas de ressonância magnética.

• Primeiro robô totalmente mole e autônomo

Bibliografia:

Digital Logic for Soft Devices
Daniel J. Preston, Philipp Rothemund, Haihui Joy Jiang, Markus P. Nemitz, Jeff Rawson, Zhigang Suo, George M. Whitesides
Proceedings of the National Academy of Sciences
DOI: 10.1073/pnas.1820672116