Robótica
Soft-Robotics se Beneficia da Espuma Fluídica
De Robôs Rígidos a Robôs Flexíveis
Quando pensamos em robôs, geralmente imaginamos robôs industriais massivos e volumosos ou robôs futuristas da ficção científica, desde o terrível Terminator todo de metal até o design mais elegante e suave da iRobot e robôs humanoides modernos.
Fonte: Sanctuary
Em qualquer caso, uma constante é a onipresença de superfícies lisas de metal e plástico, com movimentos criados por pistões, hidráulica e motores elétricos.
No entanto, esse design robótico pode ser limitante para muitas aplicações que exigem uma abordagem mais sutil. Por exemplo, robôs que interagem com corpos humanos, ou aqueles responsáveis por colher frutas, precisam de materiais mais flexíveis e toque mais delicado para evitar danos.
Como resposta a essa necessidade, surge um novo campo chamado soft robotics. Esse campo explora como usar novos materiais para criar sistemas robóticos macios e flexíveis. Anteriormente, exploramos essa ideia, notavelmente em como a impressão 3D pode ajudar a construir robôs flexíveis, ou como o hidrogel pode aumentar a agilidade dos robôs.
Uma nova ideia pode agora ser adicionada a esse conjunto de técnicas de robótica flexível: espuma fluídica.
Da Lógica Pneumática à Espuma Fluídica
Pesquisadores da Universidade do Texas estudaram como a espuma poderia ser um novo material para construir robôs. Descobriram que o fluxo de ar através da estrutura em forma de rede da espuma de células abertas pode substituir a eletrônica, e publicaram seus resultados em um artigo científico intitulado “Detecção e Controle Fluídico Incorporados com Espumas de Células Abertas Flexíveis”.
A ideia principal surgiu ao estudar um campo científico chamado circuitos de lógica pneumática. O conceito é substituir a computação eletrônica baseada em eletricidade pela flutuação dos fluxos de ar.
Até agora, esse conceito tem principalmente imitado o design de circuitos eletrônicos. Isso reduziu muito seu potencial, pois para cálculos e sensores mais complexos, o tamanho e o peso do dispositivo se tornariam um problema.
Em vez disso, os pesquisadores da Rice University buscaram usar as diferenças de pressão criadas pelo ar que flui através dos poros microscópicos nas folhas de espuma. Ao adicionar múltiplas camadas dessa espuma, eles puderam ajustar finamente a forma como o ar flui através dela. Dessa maneira, conseguiram realizar cálculos pneumáticos complexos e tarefas de controle, mas com um design de circuito muito mais simples do que a lógica pneumática tradicional.
Fonte: Rice University
Circuito Analógico Incorporado
Um bom exemplo é como uma parte do robô pode responder à pressão. A robótica tradicional exigiria sensores eletrônicos complexos, braços elaborados com múltiplos componentes para dobrar, e um motor elétrico alimentado por bateria ou sistema hidráulico para transmitir e regular a força.
A espuma fluídica pode, em vez disso, ter a reação “incorporada” ao braço do robô, dobrando quando está sob pressão e reagindo proporcionalmente ao estímulo, como dobrar apenas a metade quando pressionada com menor força.
Fonte: Rice University
Alcançar isso não foi sem desafios. Um deles foi que a densidade do ar muda com as variações de pressão, exigindo cálculos complexos para modelar o fluxo de ar através da espuma.
Criar um modelo teórico que prediga com precisão o fluxo de ar e a reação da espuma foi uma das partes mais importantes deste projeto de pesquisa. Só depois de concluído isso foi possível construir um design com espuma fluídica previsível.
Aplicações
Como a espuma fluídica não depende de eletrônicos e baterias, pode ser muito mais leve que soluções robóticas convencionais. Isso é ótimo para incorporá‑la em tecidos e vestuário. Sua capacidade de dobrar e mover sem danificar ou aumentar a rigidez dos tecidos também ajuda.
Exoesqueletos
Uma primeira aplicação poderia ser ajudar pessoas com mobilidade limitada, devido a deficiências ou lesões. Já existe um mercado crescente de exoesqueletos baseados em “robótica clássica” para auxiliar nesses casos, algo que discutimos em “Independência e Mobilidade através da Robótica – Como Exoesqueletos podem Ajudar Pessoas com Doença de Parkinson“.
A mesma tecnologia poderia ajudar a reduzir lesões em trabalhos que exigem levantamento de cargas pesadas, como em armazéns, fábricas ou nas forças armadas.
Podemos imaginar facilmente como a robótica baseada em espuma fluídica poderia ser incorporada a esses exoesqueletos ou até mesmo substituir completamente partes de calças, camisas etc. customizadas, já que são mais fáceis de usar e mais discretas.
VR / Tecnologia Háptica
Sistemas hápticos criam a sensação de toque em reação a um estímulo. Por um tempo, essa foi a próxima fronteira da realidade virtual e de outros sistemas de simulação.
A espuma fluídica pode ajudar a criar novos tipos de sensores hápticos, detectando movimento, por exemplo, e convertendo‑o em um sinal para um sensor de toque. Isso poderia ser usado, por exemplo, para criar réplicas digitais mais precisas de movimentos em simulações usadas no treinamento de médicos, socorristas ou outros treinamentos profissionais.
Fonte: Rice University
Investindo em Soft Robotics
Soft robotics provavelmente será uma parte crescente do mercado de robótica em expansão, à medida que os robôs deixam progressivamente as linhas de produção para ajudar no cuidado de pacientes em hospitais, mover mercadorias em armazéns ou colher frutas em campos e pomares.
Você pode investir em empresas relacionadas a robótica através de diversas corretoras, e pode encontrar aqui, no securities.io, nossas recomendações das melhores corretoras nos Estados Unidos, Canadá, Austrália, Reino Unido, bem como em muitos outros países.
Se você não tem interesse em escolher empresas robóticas específicas, também pode considerar ETFs de robótica como GlobalX Robotics & Artificial Intelligence ETF (BOTZ), iShares Automation & Robotics UCITS ETF (RBOT), ou Global Robotics & Automation Index ETF (ROBO), que proporcionarão uma exposição mais diversificada para capitalizar o crescimento da indústria robótica.
Empresas de Soft Robotics
1. Ekso BIONICS
(EKSO )
Ekso BIONICS é líder em tecnologia de exoesqueletos. Lançou o primeiro exoesqueleto de reabilitação médica comercial em 2012. Desde então, recebeu aprovação para seus trajes ABI e EVO.
Embora esteja se expandindo no segmento de trabalho/pesado, a empresa ainda está principalmente focada em terapias e mobilidade médica.
As receitas da empresa têm crescido rapidamente (+38% ano a ano em 2023).
Fonte: Ekso
Recentemente adquiriu a Unidade de Negócios Human Motion and Control (HMC) da Parker Hannifin Corporation para adicionar seus exoesqueletos motorizados para pessoas com paralisia ao seu portfólio.
Isso pode indicar que a Ekso tem bom potencial para se tornar uma adquirente em série no setor de exoesqueletos, ampliando seu portfólio por meio de uma combinação de P&D interno e aquisições estratégicas.
Isso também a torna uma boa candidata a adotar robótica flexível e espuma fluídica em seus futuros designs, aproveitando sua presença precoce nos mercados de exoesqueletos médicos e de trabalho.
2. Soft Robotics
Esta empresa é de capital privado e, em 2018, a ABB Technological Ventures firmou uma parceria com a Soft Robotics para acelerar o desenvolvimento de computação microfluídica e garras flexíveis para robôs.
Como a Soft Robotics está focada no desenvolvimento do mGripAI, um robô com agarre flexível para a indústria de processamento de alimentos, combinado com visão 3D completa e sistema de IA, utilizando o sistema de agarramento IRB360 FlexPicker da ABB.
Fonte: Soft Robotics
A abordagem da empresa poderia potencialmente integrar também a espuma fluídica, considerando sua experiência na aplicação de tecnologia microfluídica em casos reais.
Você também pode ver o mGripAI em ação neste vídeo.
Por enquanto, a principal aplicação de atuadores e garras flexíveis está em processos industriais, especialmente na indústria alimentícia.
No futuro, avanços em IA, visão computacional, tecnologia de baterias e soft robotics deverão permitir a criação de robôs capazes de auxiliar enfermeiros, lojistas, limpadores e outras tarefas que atualmente dependem quase 100% da mão de obra humana.
