O primeiro robô autônomo macio do mundo, alimentado por peróxido de hidrogênio

Robô Octobot. Foto: Instituto de Engenharia Biônica. Vissa

Nos últimos anos, os cientistas têm experimentado ativamente os eletrônicos leves. Itens elásticos macios geralmente são mais confortáveis ​​na vida do que metal duro e plástico. Isso se aplica a quase qualquer objeto. Eletrônicos e robôs não são exceção. Portanto, é lógico supor que o futuro esteja precisamente com robôs flexíveis. Seres cibernéticos elásticos e resilientes serão usados ​​na cabeça e puxados no corpo, levados para dentro. Eles não têm medo de água e corrosão, podem escorregar ou deslizar em superfícies inclinadas. Eles não têm medo de danos, deformações, etc. - eles têm muitas vantagens sobre estruturas rígidas[1] [2] . E é tão bom acariciar e dar um tapinha no corpo elástico.

Mecanismos completamente flexíveis, sem um único detalhe rígido, foram criados antes, mas eram robôs bastante primitivos, como lagartas . Agora, os engenheiros da Universidade de Harvard obtiveram sucesso ao mostrar o primeiro robô autônomo totalmente macio do mundo, Octobot, na imagem de um polvo fofo, que se move devido à reação química da redução do peróxido de hidrogênio (H ₂ O ₂ ).



Os inventores do Instituto Harvard de Engenharia Biônica. Vissa acredita que esses robôs já são adequados para produção em massa usando um processo tecnológico simples, incluindo baterias e circuitos eletrônicos. Esse design simples pode ser um componente essencial para a criação de robôs virtuais mais sofisticados do futuro.

A maioria das peças do Octobot é impressa em uma impressora 3D e, em seguida, circuitos eletricamente condutores e vasos de gás são incrustados em seu corpo por litografia.


Os vasos de gás são pressionados pela litografia. Ilustração: Instituto de Engenharia Biônica. Processo de fabricação Vissa


Octobot. Foto: Instituto de Engenharia Biônica. Vissa

O robô se move devido ao gás liberado pelo peróxido de hidrogênio - combustível. O fluido se move pelo corpo e o gás incha os membros. Os cientistas projetaram uma rede astuciosa de microvasos para mover fluidos por todo o corpo. Essa rede de vasos é projetada para que, quando alguns fragmentos dos membros estejam inchados, outros sejam jogados fora em uma sequência predeterminada que permita que o robô se mova. O algoritmo de inchamento e inchaço é implementado em um esquema lógico simples.


O diagrama lógico do robô. Ilustração: Instituto de Engenharia Biônica. O Vissa

Robot é executado em uma solução de peróxido de hidrogênio a 50%. Para comparação, a maioria dos produtos domésticos geralmente usa uma solução a 5%.

Um robô pode mover seus membros de forma independente, sem controle externo, por isso é considerado autônomo. Alterar a pressão nos membros é a principal maneira de movimento de todos os robôs flexíveis, e agora os cientistas descobriram pela primeira vez uma maneira de iniciar esse processo completamente offline.

O peróxido de hidrogênio se decompõe instantaneamente em água e oxigênio gasoso ao entrar em contato com a platina nas paredes dos canais - nas áreas em que ocorre o inchaço das extremidades. Uma reação química com peróxido de hidrogênio nas concentrações de 50% e 90% é mostrada no vídeo.



O gás ocupa 160 vezes mais volume que o líquido. Devido a isso, o Octobot move membros. Agora ele pode mover tentáculos de 4 a 8 minutos em um mililitro de solução de peróxido de hidrogênio.

A rede de microvasos foi projetada com a participação do renomado químico George Whiteside , vencedor de muitos prêmios de prestígio (segundo a Wikipedia, este é o 1º químico mais cotado no mundo entre 1992 e 2002, além do primeiro químico mais cotado do mundo em 2011 ano, índice de Hirsch = 169). Ele também trabalha no Instituto de Engenharia Biônica. Vissa.


Rede de microvasos de robô Octobot sob o microscópio. Ilustração: Instituto de Engenharia Biônica. Vissa

O design parece promissor para algumas áreas do uso de robôs, inclusive dentro do corpo humano. É claro que o próprio sistema autônomo físico-químico é mais simples do que os robôs autônomos controlados por computador comuns, mas esse é o primeiro projeto desse tipo no mundo, por assim dizer, prova de conceito, ou seja, prova da viabilidade da ideia. O fator de forma do polvo foi escolhido arbitrariamente: "Decidimos que o polvo parece legal", diz Michael Wehner, principal autor do artigo. "Achamos que um polvo tão legal ajudaria a atrair pessoas para a robótica leve".

Na próxima versão, os desenvolvedores querem ensinar o Octobot a nadar e interagir com objetos ao redor. Para isso, será necessário complicar sua lógica e possivelmente complicar a rede de microvasos.

Agora, esse polvo parece engraçado e inútil, mas torna possível imaginar um futuro em que robôs autônomos se tornem reais.

O trabalho científico “Estratégia de Design e Produção Integrada para Robôs Autônomos e Totalmente Suaves” foi publicado em 24 de agosto de 2016 na revista Nature (doi: 10.1038 / nature19100, pdf ).

Literatura

<sup>[1] Rus, D. & Tolley, MT Projeto, fabricação e controle de robôs macios. Nature 521, 467-475 (2015). Voltar ao artigo

[2] Wang, L. & Iida, F. Deformação na robótica da matéria mole: uma categorização e caracterização quantitativa. Robô IEEE. Autom. Mag. 22, 125–139 (2015). Voltar ao artigo</sup>

Source: https://habr.com/ru/post/pt396981/