Desenvolvimento de Princeton combina elastómeros de cristal líquido e eletrónica integrada para robôs que se movem por deformação controlada

Desenvolvimento de Princeton usa elastômeros de cristal líquido e eletrónica integrada, permitindo que robôs se movam por deformação controlada do material

Engenheiros da Universidade de Princeton criaram robôs híbridos (macios e rígidos) que dispensam motores e bombas de ar. Ao combinar um elastómero de cristal líquido com conceitos inspirados em origami, o grupo chegou a estruturas capazes de se locomover por deformações comandadas do próprio material, reduzindo o desgaste associado a mecanismos convencionais.

Na robótica macia, procura-se movimento fluido e mudança de forma, mas muitas abordagens ainda dependem de motores volumosos ou de sistemas externos. A equipa de Princeton contornou esse limite ao usar um material imprimível específico - o elastómero de cristal líquido - em conjunto com eletrónica flexível e impressão 3D, permitindo gerar movimento por aquecimento controlado do polímero.

Como demonstração, foi construído um robô em formato de tsuru (o tradicional grou do origami). Sob a ação de um campo elétrico, o “grou” passa a bater as asas, executando sequências de movimentos programáveis. A proposta aponta novos caminhos para aplicações em robótica macia.

Elastómero de cristal líquido e impressão 3D com zonas programadas

Com uma impressora 3D, a equipa fabricou um polímero com regiões específicas de padrões definidos. Por se tratar de um elastómero de cristal líquido, as moléculas do material organizam-se numa estrutura ordenada. Ao programar a impressão, os investigadores orientaram essas moléculas em direções determinadas, formando dobradiças embutidas no próprio corpo do robô.

Quando aquecidas, essas dobradiças curvam-se de modo previsível, o que transforma a deformação do material em movimento repetível da estrutura.

Eletrónica flexível integrada e controlo em malha fechada

A eletrónica flexível foi incorporada diretamente nas dobradiças do material - a maleabilidade das placas de circuito impresso permitiu integrá-las no polímero. O sistema foi concebido para aquecer áreas específicas do material, enquanto sensores de temperatura embutidos forneceram um controlo em malha fechada, permitindo que o robô respondesse em tempo real.

Reforços, modelos de origami e ferramenta no GitHub

Para obter movimentos precisos e consistentes, a equipa reforçou as áreas entre as dobradiças com painéis finos de fibra de vidro, fixados às placas flexíveis. Essa solução ajudou o robô a movimentar-se sem recorrer a motores.

Para comandar ações como dobrar e desdobrar, foram usados modelos matemáticos baseados em padrões de origami. David Bershadsky, coautor do trabalho na Universidade do Texas, afirmou: “A principal contribuição é a integração entre ciência dos materiais e robótica, com foco nas possibilidades de produção”.

Bershadsky também desenvolveu uma ferramenta de software, disponível no GitHub, que facilita a criação de robôs personalizados. O recurso reúne dados do artigo publicado na revista Advanced Materials, simplificando testes, experiências e o avanço de novas versões do projeto.