Esses pequenos robôs literalmente andam na água

Baoxing Xu, professor de engenharia mecânica e aeroespacial da Escola de Engenharia e Ciência Aplicada da Universidade da Virgínia, é pioneira em uma maneira de construí -los. Em um novo estudo publicado em Advances Science, a pesquisa de Xu apresenta a HydroSpread, um método de fabricação de primeira linha que tem um grande potencial para impactar o crescente campo da robótica suave. Essa inovação permite que os cientistas fabricam dispositivos macios e flutuantes diretamente na água, uma tecnologia que poderia ser utilizada em campos, desde os cuidados de saúde até a eletrônica e o monitoramento ambiental.

Até agora, os filmes finos e flexíveis usados ​​em robótica suave tinham que ser fabricados em superfícies rígidas como vidro e depois retiradas e transferidas para a água, um processo delicado que frequentemente fazia com que os filmes rasgassem. A hidrosspida evita essa questão, permitindo que o próprio líquido sirva como a “bancada de trabalho”. Gotas de polímero líquido podem naturalmente se espalhar em lençóis uniformes ultrafinos na superfície da água. Com um laser finamente ajustado, a equipe de Xu pode então esculpir essas folhas em padrões complexos – círculos, tiras e até o logotipo UVA – com precisão notável.

Usando essa abordagem, os pesquisadores construíram dois protótipos semelhantes a insetos:

• Hydroflexor, que rema na superfície usando movimentos do tipo barbatana.
• Hydrobuckler, que “caminha” para a frente com pernas flambiais, inspiradas em estriders de água.

No laboratório, a equipe alimentou esses dispositivos com um aquecedor infravermelho aéreo. À medida que os filmes se aqueciam, sua estrutura em camadas dobrou ou se dobra, criando movimentos de remar ou caminhar. Ao andar de bicicleta e desativar o calor, os dispositivos podem ajustar sua velocidade e até girar – prova de que o movimento controlado e repetível é possível. Versões futuras podem ser projetadas para responder à luz solar, campos magnéticos ou pequenos aquecedores incorporados, abrindo a porta para robôs suaves autônomos que podem se mover e se adaptar por conta própria.

“A fabricação do filme diretamente no líquido nos dá um nível sem precedentes de integração e precisão”, disse Xu. “Em vez de construir em uma superfície rígida e, em seguida, transferir o dispositivo, deixamos o líquido fazer o trabalho para fornecer uma plataforma perfeitamente suave, reduzindo a falha a cada passo”.

O potencial chega além dos robôs macios. Ao facilitar a formação de filmes delicados sem danificá -los, a HydroSpread pode abrir novas possibilidades para criar sensores médicos vestíveis, eletrônicos flexíveis e monitores ambientais – ferramentas que precisam ser finas, macias e duráveis ​​em configurações onde materiais rígidos tradicionais não funcionam.

Sobre o pesquisador

O Baoxing Xu é um especialista reconhecido nacionalmente em mecânica, estruturas compatíveis e engenharia bioinspirada. Seu laboratório na UVA Engineering se concentra na tradução de estratégias da natureza – como a delicada mecânica da locomoção de insetos – em dispositivos funcionais resilientes para o uso humano.

Este trabalho, apoiado pela National Science Foundation e 4-VA, foi realizado dentro do Departamento de Engenharia Mecânica e Aeroespacial da UVA. Pesquisadores de graduação e graduação do grupo de Xu desempenharam um papel central nos experimentos, ganhando experiência prática com as técnicas de fabricação e robótica de última geração.