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Os sistemas mecânicos nos quais as partes móveis entram em contato regularmente são propensos a danos devido aos efeitos do atrito. Pesquisadores da Universidade de Tohoku desenvolveram um sistema de controle de contato, impulsionado por inteligência artificial, para reduzir bastante o contato com áreas danificadas. Embora atualmente testado apenas em experimentos de laboratório, eles acreditam que isso pode eventualmente ajudar muitos tipos de máquinas a funcionarem com mais suavidade.
“Isso pode mudar a estratégia de design de sistemas mecânicos da abordagem tradicional de desenvolvimento de materiais novos e superiores para o desenvolvimento de superfícies que podem se adaptar ativamente para reduzir os danos”, diz o professor Motoyuki Murashima.
O trabalho foi uma colaboração entre Murashima no Departamento de Engenharia de Sistemas Mecânicos da Universidade de Tohoku e colegas da Universidade de Nagoya e do Korea Photonics Technology Institute na Coreia do Sul.
A pesquisa está focada no potencial de materiais inovadores que possuem ‘superfícies morphing’, que podem ser alteradas dependendo do ambiente em que operam. Esses materiais estão sendo desenvolvidos por vários grupos de pesquisa para imitar uma flexibilidade comum encontrada em sistemas vivos, como folha superfícies que mudam em resposta a variações de umidade. Um exemplo em engenharia, desenvolvido anteriormente por Murashima e colegas, é uma superfície composta por um diafragma suportado por um substrato duro, com mudanças na pressão de tensão alterando as morfologias da superfície.
A equipe desenvolveu um procedimento de inteligência artificial no qual sensores analisam o atrito entre duas superfícies. Tendo detectado onde o dano está ocorrendo, o procedimento pode usar a capacidade de ‘transformação’ da superfície para minimizar o contato friccional com as regiões danificadas.
“Esta é a primeira pesquisa no mundo a usar inteligência artificial para controlar a forma de superfícies que se transformam e detectar com sucesso a posição de danos em superfícies interativas”, diz Murashima.
À medida que a análise e o ajuste prosseguiram em casos de teste simulados, os pesquisadores conseguiram uma redução constante no atrito flutuante causado pelo contato entre as partes afetadas do material sob investigação.
O sistema de prova de conceito usava discos girando dentro de um cilindro. O próximo passo crucial será aproximar-se de situações em que o procedimento possa ser aplicado a desafios reais de engenharia, como máquinas industriais. O objetivo final é permitir que uma ampla gama de máquinas opere com menos desgaste e danos rotineiros, alcançando uma vida útil mais longa e economia de custos devido a substituições de peças menos frequentes.
“Um próximo passo importante é desenvolver algoritmos de aprendizado e controle mais sofisticados que reduzirão o tempo necessário para aprender as características das superfícies analisadas e, portanto, obter um controle mais refinado e rápido que evite danos”, diz Murashima.
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