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Aimplas desenvolve soluções de soft robotics com sensores integrados através de fabrico aditivo

Roberto Dart, investigador de Engenharia da Aimplas10/10/2022

O projeto Softronic, da Aimplas, visa desenvolver dispositivos poliméricos inteligentes para utilização, por exemplo, na área da saúde. A investigação em curso passa pela aplicação de materiais elastómeros e plastómeros condutores de eletricidade em dispositivos pneumáticos com eletrónica incorporada, através de fabrico aditivo híbrido, num único processo.

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Garra pneumática em TPU processada por impressão 3D. Fonte: Aimplas.

Há muito utilizada na indústria, a robótica tem vindo a aumentar o seu campo de aplicação, graças à elevada precisão que oferece na execução de certas tarefas em áreas controladas e às suas capacidades de transporte de carga. Ao contrário da robótica tradicional, que se caracteriza pela utilização de materiais e estruturas rígidas, a robótica suave, também conhecida como soft robotics, é o subcampo específico da robótica que trata da construção de robôs a partir de materiais flexíveis. Estes robôs são concebidos inspirando-se na morfologia dos animais invertebrados, tais como polvos, vermes ou a tromba de um elefante, imitando assim o seu movimento. Graças ao seu design, materiais e funcionamento, permitem realizar tarefas mais delicadas e de alto valor acrescentado em setores como a robótica industrial, o setor agroalimentar ou o setor da saúde, entre outros.

No setor agroalimentar, há necessidades na manipulação de objetos e produtos delicados, tais como fruta ou ovos, que podem sofrer deformações e até mesmo quebra quando manipulados por garras mecânicas convencionais, exigindo a utilização de materiais macios e sensores incorporados para calibrar o seu funcionamento e evitar danificar o objeto.

Outro dos setores suscetíveis de incorporar soluções no âmbito da soft robotics é o setor da saúde. A reabilitação de pacientes com lesões musculoesqueléticas e problemas de mobilidade reduzida pode beneficiar da utilização de sistemas robóticos para exercícios mais eficientes e melhor acompanhamento do processo de recuperação por parte do fisioterapeuta.

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Luva robótica suave. Fonte: Laboratório de Bio Design de Harvard.

Estes novos desenvolvimentos e aplicações requerem investigação e desenvolvimento de materiais elastómeros e plastómeros, materiais de base utilizados em soft robotics, bem como a integração de sensores e eletrónica para uma melhor interação com o ambiente (adaptação ao objeto e ao sujeito e feedback: informação recolhida do ambiente, como a pressão exercida ou recebida principalmente) e no seu processamento através de fabrico aditivo híbrido, para o desenvolvimento de soluções personalizadas com eletrónica e sensores incorporados.

Por esta razão, a Aimplas, Instituto Tecnológico do Plástico, está a trabalhar no projeto Softronic, no qual estão a ser integradas diferentes tecnologias emergentes do setor dos plásticos para desenvolver dispositivos poliméricos inteligentes centrados em diferentes áreas do setor da robótica. Como resultado, foram desenvolvidos materiais elastómeros e plastómeros condutores de eletricidade que estão a ser utilizados para a prototipagem de dispositivos pneumáticos com eletrónica incorporada através de fabrico aditivo híbrido num único processo, evitando assim processos posteriores, tais como a colagem adesiva ou a soldadura.

Como resultado, foi desenvolvida uma garra pneumática com sensores de flexão integrados para poder modificar a pressão exercida em função do objeto a manipular sem ter de alterar o tipo de garra em função da dureza do objeto, o que reduzirá o tempo entre os lotes de produtos. Está também a ser desenvolvida uma luva para a reabilitação dos dedos e das mãos que permite monitorizar a pressão exercida sobre o membro a ser reabilitado. Todos estes desenvolvimentos irão contribuir para um novo salto tecnológico no campo da robótica.

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Material condutor termoplástico de baixa dureza e garra pneumática com sensor incorporado impresso em 3D. Fonte: Aimplas.

O projeto Softronic é financiado pelo Departamento da Economia Sustentável, dos Setores Produtivos, do Comércio e do Trabalho da Generalitat Valenciana (governo da Comunidade Valenciana) através de subvenções do IVACE (Instituto Valenciano para a Competitividade Empresarial) com o cofinanciamento dos fundos FEDER da UE, no âmbito do Programa Operacional FEDER da Comunidade Valenciana 2014-2020. Estas subvenções destinam-se a centros tecnológicos da Comunidade Valenciana para o desenvolvimento de projetos de I&D não económicos realizados em cooperação com empresas, para o exercício financeiro de 2021.

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