Até agora, os tipos concorrentes de designs de mão robótica ofereciam uma compensação entre resistência e durabilidade. Um projeto comumente usado, que emprega uma junta de pino rígido que imita o mecanismo das juntas dos dedos humanos, pode levantar cargas úteis pesadas, mas é facilmente danificada em colisões, principalmente se atingida pelo lado. Enquanto isso, as mãos totalmente compatíveis, normalmente feitas de silicone moldado, são mais flexíveis, mais difíceis de quebrar e melhores para agarrar objetos de várias formas, mas ficam aquém do poder de levantamento.
A equipe de pesquisa DGIST investigou a ideia de que uma mão de robô parcialmente compatível, usando um link rígido conectado a uma estrutura conhecida como dobradiça flexural cruzada (CFH), poderia aumentar o poder de elevação do robô, minimizando os danos em caso de uma colisão. Geralmente, um CFH é feito de duas tiras de metal dispostas em forma de X que podem flexionar ou dobrar em uma posição enquanto permanece rígido em outras, sem criar atrito.
“Robôs industriais inteligentes e robôs cooperativos que interagem com humanos precisam de resiliência e força”, diz Dongwon Yun, que dirige o Laboratório de BioRobótica e Mecatrônica DGIST e liderou a equipe de pesquisa. “Nossas descobertas mostram que as vantagens de uma estrutura rígida e uma estrutura compatível podem ser combinadas, e isso irá superar as deficiências de ambas.”
A equipe imprimiu em 3D as tiras de metal que servem como as juntas CFH conectando segmentos em cada dedo robótico, o que permite que os dedos robóticos se curvem e se endireitem como uma mão humana. Os pesquisadores demonstraram a capacidade da mão robótica de agarrar diferentes objetos, incluindo uma caixa de lenços de papel, um pequeno ventilador e uma carteira. A mão do robô com junta CFH demonstrou ter 46.7% mais absorção de choque do que uma mão robótica orientada para a junta de pino. Também era mais forte do que mãos robóticas totalmente compatíveis, com a capacidade de segurar objetos pesando até quatro quilos.
Melhorias adicionais são necessárias antes que robôs com mãos parcialmente compatíveis possam trabalhar ao lado ou diretamente com humanos. Os pesquisadores observam que análises adicionais de materiais são necessárias, bem como experimentos de campo para localizar as melhores aplicações práticas.
“O industrial e saúde as configurações em que os robôs são amplamente usados são locais dinâmicos e exigentes, por isso é importante continuar melhorando o desempenho dos robôs ”, diz o Ph.D. em engenharia DGIST. estudante Junmo Yang, o primeiro autor do artigo.