Você precisa ver este dedo robótico por dentro

Redação do Site Inovação Tecnológica - 25/10/2022

O mecanismo diferencial da articulação do dedo fornece dois graus de liberdade nas rotações das duas articulações com eixos paralelos, e ainda permite que a rigidez da articulação seja variável sem nenhum atuador adicional.
[Imagem: Handong Hu et al. - 10.1007/s11465-022-0691-5]

Problemas e dificuldades das mãos robóticas

Mesmo com toda a miniaturização, tem sido difícil projetar mãos e dedos robóticos que imitem a destreza das nossas "garras" naturais na maneira como pegamos, seguramos e manipulamos objetos.

Este protótipo, criado por Hu Handong, da Universidade Harbin de Tecnologia, na China, se destaca não apenas pela complexidade alcançada em seus movimentos, como também por ser capaz de suportar impactos físicos enquanto executa suas tarefas.

Curiosamente, embora os robôs sempre passem a impressão de rigidez e força, a energia gerada por impactos, que nosso corpo absorve com facilidade, danifica rapidamente os mecanismos das mãos robóticas. Os engenheiros então têm-se debatido entre mãos robóticas resistentes, mas rígidas, ou hábeis, mas facilmente danificadas por impactos físicos e colisões.

A tecnologia atual de mãos robóticas usa principalmente sistemas de atuadores de rigidez variável, que é o melhor que temos em termos de habilidade e destreza para máquinas. No corpo humano, a rigidez e a flexibilidade naturais dos músculos variam de acordo com a tarefa, e os atuadores de rigidez variável tentam imitar isso para dar alguma flexibilidade humana sem perder toda a resistência.

Mas isso complica tudo porque os sistemas de rigidez variável são na verdade acionados por dois atuadores, o que significa que cada dedo robótico precisa ter dois conjuntos de atuadores, desaceleradores e sensores. Isso gera peso e volume suficientes para impedir a fabricação de mãos robóticas nas dimensões das mãos humanas.

Detalhe da unidade de atuação com conformidade passiva (em cima) e esquema dos graus de movimento de dedo robótico.
[Imagem: Handong Hu et al. - 10.1007/s11465-022-0691-5]

Conformidade mecânica passiva

Para superar essas dificuldades, Handong desenvolveu um mecanismo de dedo de rigidez variável antagônico. O mecanismo é baseado em uma transmissão por engrenagens, que tende a ser mais confiável e mais fácil de fabricar e dar manutenção do que as atuais mãos hábeis acionadas por cabo.

O dedo mecanicamente robusto é baseado no conceito de conformidade mecânica passiva, no qual há um controle das forças de contato entre o manipulador robótico e um ambiente rígido. O dedo mecânico pode absorver impactos físicos ao mesmo tempo em mantém a capacidade de ajustar sua rigidez, dependendo dos requisitos da tarefa que está realizando.

A vantagem deste mecanismo de dedo é que ele fornece uma função de rigidez ajustável em uma estrutura muito mais compacta, sem o peso e a complexidade de atuadores adicionais - o protótipo de dedo robótico pesa 480 gramas.

Demonstrado o conceito, a equipe planeja a seguir melhorar a faixa de ajuste de rigidez do dedo e trabalhar na miniaturização, para torná-lo mais compacto em tamanho e em peso. O objetivo final é o projeto e a fabricação de uma mão completa.

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