Robôs de Princeton usam elastômeros de cristal líquido e eletrônica integrada para se mover sem motores

Desenvolvimento de Princeton usa elastômeros de cristal líquido e eletrônica integrada para permitir que robôs se movam por deformação controlada do material

Engenheiros da Universidade de Princeton criaram robôs híbridos, combinando partes macias e rígidas, que dispensam motores e até bombas de ar. Ao recorrer a um elastômero de cristal líquido e a conceitos inspirados em origami, o grupo chegou a estruturas capazes de se locomover por deformação programada do próprio material, reduzindo o desgaste típico de mecanismos convencionais.

Na robótica macia, a meta costuma ser obter movimentos suaves e mudanças de forma, mas isso frequentemente depende de atuadores volumosos ou de sistemas externos. A equipe de Princeton contornou essa limitação ao empregar um material imprimível específico - o elastômero de cristal líquido - junto de eletrônica flexível e fabricação por impressão 3D. Assim, os robôs passaram a se mover com base no aquecimento controlado do polímero.

Como demonstração, os pesquisadores montaram um robô em forma de tsuru de origami. Quando submetido a um campo elétrico, o pássaro começa a bater as asas e a executar sequências de movimentos programáveis, ilustrando o potencial da abordagem para aplicações em robótica macia.

Impressão 3D do polímero e dobradiças “embutidas”

Com uma impressora 3D, o time produziu o polímero com zonas de padrões previamente definidos. Por ser um elastômero de cristal líquido, as moléculas do polímero se organizam em uma estrutura ordenada. Ao programar a impressão, foi possível orientar essas moléculas em direções específicas, formando dobradiças integradas ao próprio corpo do robô. Ao aquecer, essas dobradiças se curvavam de maneira previsível - e essa deformação controlada é o que gera o movimento.

Eletrônica flexível e controle em malha fechada

A eletrônica flexível foi incorporada diretamente nas dobradiças do material; a maleabilidade das placas de circuito permitiu que elas fossem integradas ao polímero em vez de instaladas como componentes separados. O sistema foi projetado para aquecer apenas regiões determinadas, enquanto sensores de temperatura embutidos ofereceram controle em malha fechada, permitindo que o robô ajustasse sua resposta em tempo real.

Para que os movimentos fossem precisos e repetíveis, as áreas entre as dobradiças receberam reforço com painéis finos de fibra de vidro, fixados às placas flexíveis. Com isso, a estrutura conseguiu se mover sem recorrer a motores.

Modelos matemáticos de origami e ferramenta no GitHub

Para comandar ações como dobrar e desdobrar, foram usados modelos matemáticos baseados em padrões de origami. David Bershadsky, coautor do trabalho e pesquisador da Universidade do Texas, afirmou: “A principal contribuição é a integração entre ciência dos materiais e robótica com foco na viabilidade de fabricação”.

Bershadsky também desenvolveu uma ferramenta de software, disponível no GitHub, que auxilia na criação de robôs personalizados. A ferramenta incorpora dados do artigo publicado na revista Advanced Materials, facilitando testes, experimentos e o desenvolvimento contínuo.