Asas robóticas sem motores e altamente eficientes

Redação do Site Inovação Tecnológica - 01/04/2015

À esquerda, a estrutura da junta rotativa. À direita, o sistema usado para medir a amplitude dos movimentos.[Imagem: Jianwen Zhao et al. - 10.1063/1.4915108]

Elastômero dielétrico

Robôs voadores que batem asas como pássaros eventualmente serão possíveis com um novo material que se dobra continuamente e com uma elevada eficiência na conversão de energia.

O material também poderá ser utilizado para a construção de mãos robóticas, robôs moles, lentes ajustáveis, válvulas pneumáticas e uma série de outras possibilidades.

Uma equipe norte-americana e chinesa descobriu um novo fenômeno de ressonância na junta rotativa de um elastômero dielétrico que permite que essa junta dobre-se seguidamente para cima e para baixo, em um movimento de grande amplitude e com grande eficiência, permitindo construir uma asa de plástico que bate de verdade.

"O elastômero dielétrico é um tipo de polímero eletroativo que se deforma quando você aplica uma tensão a ele," explica Jianwen Zhao, do Instituto de Tecnologia Harbin, nos Estados Unidos.

Já foram feitos vários experimentos com esses materiais, mas geralmente se trabalha com correntes contínuas e tensões fixas, gerando movimentos bruscos e definidos que não atendem às exigências dos chamados músculos artificiais.

"Nós descobrimos que correntes alternadas podem fazer a junta dobrar-se continuamente, em diferentes ângulos. Especialmente quando a inércia rotacional da junta ou a tensão aplicada é forte o suficiente, a junta pode se deformar em ângulos negativos, ou seja, ela pode ir além dos 90 graus, chegando aos 180 graus, seguindo um princípio diferente da regra normal de ressonância," completou o pesquisador.

Pássaros robóticos

Na ressonância normal, a junta do elastômero dobra-se seguindo a frequência da tensão, e atinge o maior ângulo de flexão quando a frequência específica da junta equivale à frequência da tensão.

Neste fenômeno agora descrito, a articulação atinge o seu maior ângulo de flexão quando a frequência da eletricidade se aproxima, mas é menor do que duas vezes a frequência natural do conjunto. Além disso, a amplitude do movimento (a curvatura alcançada) também é maior do que na ressonância normal, o que se traduzirá em uma força de sustentação maior.

Zhao acrescenta que a elevada eficiência na conversão da eletricidade em movimento contínuo - de 60 a 90% - garante que aviões robóticos - ou pássaros robóticos - serão muito mais eficientes do que os modelos atuais de mini e micro-aviões cujas asas usam motores rotativos para girar excêntricos.

• Músculos artificiais criam motores elétricos macios e flexíveis

Bibliografia:

Phenomena of nonlinear oscillation and special resonance of a dielectric elastomer minimum energy structure rotary joint
Jianwen Zhao, Junyang Niu, David McCoul, Zhi Ren, Qibing Pei
Applied Physics Letters
Vol.: 106, 133504
DOI: 10.1063/1.4915108