Tecido ativo inspirado nos tatus pode ser macio ou virar um escudo

Robtica

Redação do Site Inovação Tecnológica – 25/07/2024

Tecido com escamas de tatu

Voc vestiria uma roupa que parece “to confortvel” quanto o casco de um tatu?

Os primeiros prottipos no parecem muito convidativos, mas o conceito apresentado por Tianyu Chen e colegas da Universidade Tecnolgica de Nanyang, em Cingapura, tem potencial para diversas aplicaes.

A grande inovao a fabricao de um material vestvel que relativamente flexvel, mas que pode endurecer sob demanda, tornando-se um escudo.

Desenvolvida atravs de uma combinao de desenho geomtrico, impresso 3D e controle robtico, a nova tecnologia, batizada de RoboFabric (tecido robtico), poder no futuro dar origem a dispositivos mdicos ou de robtica macia, incluindo membros para robs e drones, alm de roupas de proteo individual.

Para demonstrao, a equipe desenvolveu vrios prottipos, como um suporte de cotovelo para ajudar a pessoa a carregar cargas mais pesadas do que consegue apenas com seus msculos.

Eles tambm fabricaram um prottipo de suporte de pulso, que pode ajudar a estabilizar as articulaes para as atividades dirias e beneficiar pacientes com doena de Parkinson que apresentam tremores.

O conceito simples, e tcnicas mais avanadas de fabricao certamente daro resultados mais prticos.
[Imagem: Tianyu Chen et al. – 10.1126/scirobotics.adl0307]

Tecido atuador

Inspirando-se nas escamas dos tatus, que se interligam para formar uma concha protetora, a fabricao do tecido robtico comea com um algoritmo matemtico, desenvolvido para projetar as “escamas”, criando um sistema interligado de peas.

As escamas impressos em 3D so ento unidas por fibras metlicas que passam por pequenos canais entre elas, ou so inseridas em um estojo externo, que requer presso negativa de ar ou vcuo aplicado constantemente.

As fibras metlicas devem ser enfiadas nos orifcios entre as escamas e conectadas a um atuador eltrico, que possa apertar ou afrouxar rapidamente os cabos. Atualmente esse processo de enfiamento feito manualmente, mas a equipe afirma que ele poder ser automatizado, semelhante forma como as raquetes de tnis so reencordadas usando uma mquina.

Quando as fibras so contradas, as escamas se interligam e enrijecem, aumentando a rigidez do material em mais de 350 vezes, proporcionando resistncia e estabilidade adicionais. Segundo a equipe, a atividade muscular humana pode ser reduzida em at 40% quando o dispositivo auxilia as articulaes durante o levantamento de pesos.

Sistema de acionamento do tecido ativo usando um sistema de presso.
[Imagem: Tianyu Chen et al. – 10.1126/scirobotics.adl0307]

Usos mdicos e em robs

O conceito poder ser aplicado em robtica, como a equipe demonstrou em um pequeno rob feito de escamas finas em forma de onda, selados em um envelope elstico. Quando um vcuo aplicado, o tecido faz a transio para o formato final e fica rgido. E, quando a presso do vcuo removida, ele relaxa, voltando a um estado flexvel.

Essa atuao de enrijecimento e amolecimento permite que o pequeno rob movimente-se como uma minhoca ou nade na gua, carregando pequenas cargas ou protegendo objetos frgeis formando uma concha rgida ao seu redor. Estas capacidades podem ser exploradas por robs de explorao e resgate, que precisam se mover em terrenos complexos e obter proteo quando necessrio.

Em outra demonstrao, quatro desses robs foram combinados para formar uma garra robtica de um drone. Quando rgida, a pina macia se enrola e pode capturar pequenos objetos, soltando-os ao relaxar de volta. Essa garra tambm pode ter uma funcionalidade adicional, servindo como uma almofada de absoro de choque para aterrissagens difceis. Quando inoperantes, basta deix-las macias que as garras podem ser dobradas no corpo de um drone, no atrapalhando sua funo de voo.

Mas a equipe est mais interessada em comear a explorar as funcionalidades do seu tecido robtico com escamas para aplicaes biomdicas.

“Ns nos inspiramos na forma como os animais muitas vezes tm mltiplas funcionalidades para os seus membros atravs do uso de estruturas intrincadas, muito parecidas com a mudana de forma e a variao de rigidez nos polvos. Prevemos que, no futuro, os pacientes que precisarem de gesso para fraturas tero a opo de personalizar um suporte flexvel para os membros, semelhante a um tecido antes de endurecer. Ao contrrio dos gessos convencionais rgidos e inamovveis, eles tambm seriam fceis de colocar ou remover, com o toque de um boto. No uso dirio, os suportes articulares tambm podem ajudar os idosos nas suas tarefas dirias, ajudando a reduzir a fora muscular necessria para cargas mais pesadas,” disse o professor Wang Yifan, coordenador da equipe.

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