As mãos humanas são notavelmente hábeis em manipular uma variedade de objetos. Podemos pegar um ovo ou um morango sem esmagá-lo. Nós podemos martelar um prego. Uma característica que nos permite executar uma variedade de tarefas é a capacidade de alterar a firmeza de nosso controle, e os engenheiros da Universidade de Buffalo desenvolveram uma mão robótica de dois dedos que compartilha essa característica.

O design da mão robótica permite absorver energia dos impactos durante colisões. Isso evita que o que o robô está segurando se parta e também torna mais seguro as pessoas trabalharem com e perto das máquinas. Essas garras seriam um trunfo valioso para a parceria homem-robô em linhas de montagem nas indústrias automotiva, de embalagens eletrônicas e outras indústrias, diz Ehsan Esfahani, Ph.D., professor associado de engenharia mecânica e aeroespacial na UB School of Engineering and Applied Sciences .

“Nossa garra robótica imita a capacidade da mão humana de ajustar a rigidez da garra. Essas garras são projetadas para robôs colaborativos que trabalham em conjunto com as pessoas”, diz Esfahani. “Eles vão ajudar, então precisam estar seguros, e garras de rigidez variável ajudam a atingir esse objetivo”. Um novo estudo publicado on-line em 10 de setembro na IEEE Transactions on Industrial Electronics destaca o design seguro do dispositivo, inclusive através de experimentos que mostram como os recursos de absorção de choque da pinça impedem que o espaguete se parta durante uma colisão.

Os ímãs dão a este robô um toque suave

Esfahani explica que os ímãs são o segredo por trás da versatilidade da garra robótica. Em vez de ter dois dedos fixos no lugar, cada um dos dedos da garra possui uma base magnética que fica entre dois ímãs de neodímio que repelem ou pressionam o dedo. O espaço de ar entre os ímãs age como uma mola, criando um pequeno alívio quando a mão pega um objeto ou colide com uma força externa. A rigidez da empunhadura também pode ser ajustada aumentando ou diminuindo o espaço entre os ímãs.

No novo artigo, Esfahani e Amirhossein Memar, um ex-doutorado do UB. candidato em engenharia mecânica e aeroespacial, relate esses recursos de segurança. Em um conjunto de testes, os engenheiros colocaram um pedaço curto de espaguete no comprimento entre os dedos da mão robótica. Quando a pinça colidiu com um objeto fixo, o dispositivo detectou a força externa aplicada, o que fez com que os ímãs ajustassem sua posição, reduzindo temporariamente a rigidez da garra e permitindo que a garra absorva parte da energia da colisão.

Próximos passos no desenvolvimento

Esfahani observa que a pinça que sua equipe está desenvolvendo pode ser conectada a braços robóticos disponíveis no mercado que já estão em uso em muitas instalações. Isso poderia reduzir o custo de adaptação da tecnologia para empresas interessadas em melhorar a segurança e os recursos das máquinas existentes. Esfahani está lançando uma empresa iniciante para comercializar a pinça, licenciando a tecnologia da UB.

Sua equipe recebeu US $ 55.000 do Buffalo Fund: Accelerator – financiado pelo Innovation Hub, administrado pela UB e apoiado pelo Empire State Development – para desenvolver ainda mais a mão robótica. Além de refinar o design atual da pinça, a equipe também pode explorar avanços, como adicionar um terceiro dedo.

Pesquisadores que estiveram envolvidos no projeto e teste da pinça incluem Ph.D. o estudante Sri Sadhan Jujjavarapu e Memar, co-autor do novo estudo sobre espaguete, que recebeu seu Ph.D. da UB e agora é pesquisador de pós-doutorado no Facebook Reality Labs.