A tecnologia oculta por trás do movimento fluido do robô

Um cobot UR5 usa engrenagens de ondas de tensão para movimentos suaves no manuseio de materiais. Fonte: Robôs Universais

Já se foram os dias da robótica rígida, em que os braços balançavam e batiam das maneiras mais não intuitivas. Estes movimentos têm dificultado a produção e a indústria durante anos, exigindo espaços enormes para operar e manter as máquinas. O movimento fluido do robô revolucionou o jogo, permitindo que as máquinas operem em espaços mais apertados com maior mobilidade.

Por trás dessas inovações estão vários componentes e tecnologias cruciais que muitas vezes são esquecidos.

A importância do movimento fluido do robô

A locomoção robótica convencional é restritiva, especialmente em áreas que exigem uma abordagem mais delicada. Indústrias como cirúrgico a ciência e a resposta a emergências exigem ferramentas mais flexíveis para apoiar os trabalhadores em ambientes perigosos e frágeis. O maquinário histórico seria complicado nessas aplicações, prejudicando a eficácia.

Robótica suave realiza tarefas complexas de maneira mais confiável, aprimorando a colaboração homem-robô com maior confiabilidade e utilidade.

Além disso, fluido movimento torna mais fácil para a tecnologia se mover em espaços apertados ou imitar movimentos mais biologicamente intuitivos. A vantagem torna o equipamento adaptável e escalável em vários setores.

Um robô poderia realizar mais tarefas, especialmente se elas exigirem precisão ou sutileza. Devido ao seu maior potencial de programação e movimento, os robôs podem alcançar resultados em menos etapas, reduzindo assim o consumo de energia. Muitos mecanismos contribuem para essas melhorias.

5 componentes essenciais em robótica fluida

Embora seja um campo em constante evolução com inúmeras inovações no horizonte, a seguir estão vários exemplos dos mecanismos mais influentes em robôs leves até o momento.

1. Músculos artificiais pneumáticos

Comparado com um motor estruturado, pneumático músculos artificiais ou PAMs oferecem uma alternativa mais suave. O mecanismo se expande e contrai como um pulmão, manipulando-se com o ar com base nas suas necessidades de movimento.

Como a peça pode ajustar constantemente a sua capacidade de ar, os seus movimentos são menos vigorosos e mais intuitivos. Os PAMs removem as limitações estruturais de um robô ao criar um corpo mais parecido com o de um ser humano.

Um exemplo é o E-tronco robô de Festocujas inovações inspiraram ainda mais pesquisa em modelos biomiméticos e desenhos. O braço possui muitos PAMs que usam a pressão do ar para dobrar e torcer de uma maneira que um braço robótico padrão nunca conseguiria. Seus materiais têm elasticidade inerente, enquanto os modelos mais antigos atingiriam barreiras literais ao esfregar em suas próprias juntas metálicas.

2. Engrenagens de onda de tensão

As engrenagens de ondas de deformação são alternativas flexíveis às tradicionais motores. Eles permitem que os robôs se movam com mais suavidade usando dentes e um gerador de ondas para permitir a mobilidade elíptica.

O mecanismo cria um design sem folgajá que os dentes flexspline manipulam a ranhura round com uma conexão pré-carregada. Há sempre alguma tensão – sem instabilidade – devido aos dentes, mas a mobilidade igual é alcançada devido ao seu design.

Um exemplo proeminente disso é a série UR5 da Robôs Universais (veja imagem acima).

Engrenagens de ondas de deformação são componentes críticos para aumentar a elasticidade das articulaçõesembora sejam necessárias mais pesquisas para descobrir como diminuir o atrito que as engrenagens das ondas de deformação podem causar. No entanto, os redutores podem mitigar algumas dessas preocupações.

3. Geradores de padrões centrais

Geradores de padrões centrais (CPGs) são parte integrante do robô controlar hub, manifestando-se como software program ou {hardware}, normalmente como uma rede neural em aplicações modernas. Eles automatizam a programação de movimentos replicando o funcionamento de uma coluna vertebral, produzindo padrões de locomotiva mais naturais. Problema de engenheiros comandos baseados em ondas aos CPGs, e eles respondem sem problemas.

Um exemplo importante disso é uma criação anfíbia chamada Salamandra Robotica II. EPFL pesquisadores demonstraram como seus CPGs permitiu que ele mudasse suavemente entre nadar e caminhar.

4. Polímeros eletroativos

Os polímeros eletroativos (EAPs) são um materials essencial no movimento do fluido do robô, e não uma parte distinta. Eles são considerados materiais inteligentes porque podem replicar o movimento muscular sem influência mecânica, eliminando pontos de dor comuns, como movimento afetado ou necessidade de lubrificação excessiva.

Em vez disso, os EAPs reagem a estímulos elétricos, alterando sua forma para se adequar ao caso de uso. NASA desenvolveu um robô emocionante máquina com dedos feitos de EAPs já em 1999.

5. Ligas com memória de forma

Ligas com memória de forma (SMAs) são metais semelhantes a materiais de mudança de fase, pois podem mudar de forma quando submetidos a calor ou a gatilhos elétricos. Uma vez aplicado o estímulo, ele pode permanecer em uma forma específica até ser instruído a voltar à sua forma authentic. Isso poderia reduzir o número de peças necessárias para robôs flexíveis, já que os SMAs podem se adaptar à tarefa em tempo actual.

Os SMAs tornam o movimento mais suave ajustando os componentes em nível molecular, tornando o robô a versão mais dinâmica de si mesmo. Pesquisadores de Harvard estão propondo essas ferramentas para robótica vestível, auxiliando humanos com flexão de cotovelo e antebraço que poderia ajudar na vida diária ou em aplicações industriais.

Reconheça as tecnologias por trás do movimento fluido do robô

Esses exemplos são apenas algumas das inovações fundamentais por trás da imaginação do movimento robótico desta geração. Muitas outras maravilhas técnicas contribuem para estas máquinas flexíveis e adaptáveis, que mudam permanentemente a forma como as indústrias operam.

Conhecer os atores ocultos por trás desses avanços pode ajudar os desenvolvedores e integradores de robótica a descobrir maneiras de continuar melhorando os projetos dos robôs do futuro, tornando-os ainda mais móveis e capazes.

Sobre o autor

Lou Farrelleditor sênior da Revolutionized, escreve há anos sobre tópicos de robótica, computação e tecnologia. Ele tem uma grande paixão pelas histórias que cobre e pela escrita em geral.

Este artigo foi publicado com permissão.