Novo princípio físico aumentará a sensibilidade das mãos robóticas

A engenharia é norteada por três preocupações básicas: desgaste, atrito e lubrificação das máquinas – nessa categoria estão inclusos os robôs, usados tanto para levantar motores de carro como para suturar pequenas veias. O atrito que ocorre quando mãos robóticas são usadas para segurar objetos na presença da umidade continuava um problema sem solução até que os pesquisadores da North Carolina State University conseguiram descobrir um novo princípio da física que não apenas explica o fenômeno como abre portas para uma nova abordagem em engenharia de materiais.

“Uma das razões pelas quais o atrito é importante é porque nos ajuda a segurar as coisas sem deixá-las cair. Entendê-lo e contorná-lo é intuitivo para os seres humanos, mesmo quando estamos manuseando pratos com sabão, mas é extremamente difícil levá-lo em conta ao desenvolver materiais que controlam a capacidade de agarrar dos robôs", explicou em comunicado a engenheira química e biomolecular Lilian Hsiao, coautora do estudo publicado agora na revista Nature Materials.

O principal ator nessa operação que para nós é simples mas que, para robôs, ainda é um obstáculo se chama lubrificação elasto-hidrodinâmica (EHL). Ela se refere à fricção entre duas superfícies sólidas quando estão separadas por uma camada fina de fluidos – algo que acontece quando você esfrega o polegar no indicador; entre os dois dedos há uma camada do óleo presente no suor.

Agora imagine esse fenômeno ocorrendo quando um braço robótico está sendo usado por um paciente amputado, em uma microcirurgia ou na instalação de componentes diminutos de uma sonda espacial.

Novos materiais

O pulo do gato da pesquisa da equipe liderada por Hsiao foi o desenvolvimento de um novo princípio físico, que poderá ser aplicado no desenvolvimento de materiais e condições operacionais dinâmicas que prevejam e controlem o atrito EHL, se aplicando a qualquer superfície – das pontas dos dedos humanos até as ranhuras presentes nas mãos de um braço mecânico.

Mesmo com o uso de impulsos controlados pelo cérebro, mãos robóticas para amputados terão melhor desempenho.Fonte:  University of Michigan Engineering/Robert Coelius/Divulgação 

"Nosso trabalho aqui abre a porta para a criação de dispositivos hápticos [aqueles que operamos com a ponta dos dedos, como telas) e robóticos mais confiáveis e funcionais, em aplicações como microcirurgias e manufatura. A lei descoberta pode ser usada para explicar o atrito EHL e ser implementada a muitos sistemas diferentes, desde que as superfícies dos objetos sejam padronizadas", disse Hsiao.

Para chegar a essa nova lei física, Hsiao e seu aluno Yunhu Peng (principal autor do artigo) analisaram todas as forças físicas em ação no atrito EHL, chegando a quatro equações para demonstrar a nova lei em três sistemas: envolvendo dedos humanos, dedos robóticos bioinspirados e um reômetro, um dispositivo usado para medir a maneira pela qual um líquido responde às forças aplicadas.

Dedos robóticos usados em microcirurgias se beneficiarão do princípio físico agora descoberto.Fonte:  MIT Technology Review/Reprodução 

"Os resultados alcançados serão muito úteis na manufatura de mãos robóticas que demandam controles mais diferenciados ao lidar com processos que exigem extrema confiabilidade. Uma das aplicações mais óbvias é no campo da telecirurgia, no qual os cirurgiões precisam controlar remotamente dispositivos robóticos para realizar procedimentos cirúrgicos. Vemos isso como um avanço fundamental para a compreensão do toque e para o seu controle, sobretudo em sistemas sintéticos", resume a cientista.