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Imagine um iPad que é mais do que apenas um iPad – com uma superfície que pode se transformar e deformar, permitindo que você desenhe designs 3D, crie haicais que saltam da tela e até segure a mão de seu parceiro a um oceano de distância.
Essa é a visão de uma equipe de engenheiros da University of Colorado Boulder. Em um novo estudo, eles criaram uma exibição de mudança de forma única que cabe em uma mesa de jogo. O dispositivo é feito de uma grade de 10 por 10 de “músculos” robóticos macios que podem sentir a pressão externa e aparecer para criar padrões. É preciso o suficiente para gerar texto de rolagem e rápido o suficiente para agitar um béquer de química cheio de fluido.
Também pode oferecer algo ainda mais raro: o sentido do tato na era digital.
“Conforme a tecnologia progrediu, começamos enviando texto por longas distâncias, depois áudio e agora vídeo”, disse Brian Johnson, um dos dois principais autores do novo estudo que obteve seu doutorado em engenharia mecânica na CU Boulder em 2022. “Mas ainda estamos perdendo contato.”
Johnson e seus colegas descreveram sua exibição de forma em 31 de julho no jornal Natureza Comunicações.
A inovação do grupo se baseia em uma classe de robôs macios iniciada por uma equipe liderada por Christoph Keplinger, ex-professor assistente de engenharia mecânica na CU Boulder. Eles são chamados de atuadores eletrostáticos de autocorreção amplificada hidraulicamente (HASEL). O protótipo de exibição ainda não está pronto para o mercado. Mas os pesquisadores prevêem que, um dia, tecnologias semelhantes podem levar a luvas sensoriais para jogos virtuais ou a uma correia transportadora inteligente que pode ondular para separar maçãs de bananas.
“Você pode imaginar organizar essas células de detecção e atuação em várias formas e combinações diferentes”, disse Mantas Naris, co-autor principal do artigo e aluno de doutorado no Departamento de Engenharia Mecânica Paul M. Rady. “Realmente não há limite para o que essas tecnologias podem, em última análise, levar.”
Tocando acordeon
O projeto tem origem na busca por um tipo diferente de tecnologia: os órgãos sintéticos.
Em 2017, pesquisadores liderados por Mark Rentschler, professor de engenharia mecânica e engenharia biomédica, obtiveram financiamento da National Science Foundation para desenvolver o que chamam de sTISSUE – órgãos macios que se comportam e se parecem com partes reais do corpo humano, mas são feitos inteiramente de silicone. -materiais semelhantes. Os co-investigadores da concessão incluem Keplinger, agora diretor do Instituto Max Planck para Sistemas Inteligentes na Alemanha; Nikolaus Correll, professor associado do Departamento de Ciência da Computação da CU Boulder; e Sean Humbert, professor de engenharia mecânica.
“Você poderia usar esses órgãos artificiais para ajudar a desenvolver dispositivos médicos ou ferramentas robóticas cirúrgicas por um custo muito menor do que usar tecido animal real”, disse Rentschler, co-autor do novo estudo.
No entanto, ao desenvolver essa tecnologia, a equipe teve a ideia de uma tela de mesa. A pesquisa faz parte do Programa de Ciência e Engenharia de Materiais.
O design do grupo tem aproximadamente o tamanho de um tabuleiro de Scrabble e, como um desses tabuleiros, é composto de pequenos quadrados dispostos em uma grade. Neste caso, cada um dos 100 quadrados é um atuador HASEL individual. Os atuadores são feitos de bolsas de plástico em forma de minúsculos acordeões. Se você passar uma corrente elétrica por eles, o fluido se desloca dentro das bolsas, fazendo com que o acordeão se expanda e salte.
Os atuadores também incluem sensores magnéticos macios que podem detectar quando você os cutuca. Isso permite algumas atividades divertidas, disse Johnson, agora pesquisador de pós-doutorado no Instituto Max Planck de Sistemas Inteligentes.
“Como os sensores são baseados em ímãs, podemos usar uma varinha magnética para desenhar na superfície da tela”, disse ele.
Ouviu isso?
Outras equipes de pesquisa desenvolveram tablets inteligentes semelhantes, mas a tela CU Boulder é mais suave, ocupa muito menos espaço e é muito mais rápida. Cada um de seus músculos robóticos pode ser ativado até 50 vezes por segundo.
Os pesquisadores estão se concentrando agora em encolher os atuadores para aumentar a resolução da tela – quase como adicionar mais pixels a uma tela de computador.
“Imagine se você pudesse carregar um artigo em seu telefone, e ele renderiza como Braille na tela”, disse Naris.
O grupo também está trabalhando para virar o display do avesso. Dessa forma, os engenheiros poderiam projetar uma luva que cutucasse a ponta dos dedos, permitindo que você “sentisse” objetos em realidade virtual.
E, disse Rentschler, a exibição pode trazer algo mais: um pouco de paz e sossego.
“Nosso sistema é, essencialmente, silencioso. Os atuadores quase não fazem barulho.”
Vídeo: https://youtu.be/osM1R1PnR2U
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