O que podemos aprender com a natureza? Que habilidades do mundo animal podem ser utilizadas nas aplicações industriais? Na Bionic Learning Network estamos há anos a tratar estas questões. Em colaboração com universidades, institutos de investigação e empresas tecnológicas, criamos protótipos cujos princípios técnicos se inspiram na natureza. Um tema recorrente são os movimentos e as funções singulares da tromba do elefante.
Com o Bionic Handling Assistant (2010), o BionicMotionRobot (2017) e o BionicSoftArm (2019), ao longo do tempo surgiu uma série de braços robóticos leves e pneumáticos. Com as suas estruturas flexíveis de fole, todos eles podem implementar sem esforço as sequências de movimento fluido do modelo natural. À medida que se iam desenvolvendo, os conceitos biónicos tornavam-se mais compactos, de menores dimensões e colocavam-se em funcionamento mais rapidamente.
Para a refinada Bionic E-Trunk, os nossos desenvolvedores, em colaboração com o Centro de Mecatrónica e Tecnologia de Automação de Saarbrücken, impulsionaram a ideia da miniaturização e implementaram, pela primeira vez, os movimentos naturais mediante o acionamento elétrico.
A Bionic E-Trunk é composta por dois segmentos de 140 milímetros de comprimento cujos diâmetros vão afunilando. No seu centro funciona uma estrutura feita de material impresso em 3D e uma haste super-elástica para a estabilização longitudinal. À volta deste centro, semelhante a uma coluna vertebral, foram dispostos fios finos feitos de um material metálico especial, uma liga com memória de forma.
A liga com memória de forma possui duas estruturas diferentes em função da temperatura: caso se aqueça, por exemplo com a ajuda da eletricidade, os fios tornam-se mais curtos. Quando arrefecem, "lembram-se" da sua forma anterior e regressam à posição original. Isto permite dobrar a Bionic E-Trunk de forma individual e controlada em qualquer direção do espaço. Quanto mais finos são os fios, mais depressa se aquecem e voltam a arrefecer, por isso reagem mais diretamente ao seu controlo.
Para a construção do conceito, os desenvolvedores optaram por uma disposição semelhante à dos antigos projetos de trombas acionadas pneumaticamente. Por cada segmento, são instalados três feixes de fios, cada um deles composto por dois ou quatro fios individuais. Assim, pode dirigir-se numa determinada direção conforme se vão ativando os fios em separado. Interagindo entre si, estes músculos artificiais proporcionam os movimentos fluidos e flexíveis da Bionic E-Trunk.
Graças ao baixo peso de apenas doze gramas, a tromba pode mover-se facilmente com os atuadores fabricados com ligas com memória de forma. Em comparação com outros princípios de acionamento, estes possuem a maior relação força-peso.
Em combinação com uma micro-pinça, a Bionic E-Trunk pode ser usada no manuseio de objetos pequenos. Além disso, com o conceito poderia ser implementado um processo de dosagem no setor das ciências da vida. Para isso, seria possível montar um tubo flexível na lateral da estrutura. Tal poderia ser usado para extrair líquidos dos recipientes e transferi-los para outros. Também seria concebível aplicar jatos de ar direcionados para a limpeza de zonas estreitas.
Enquanto as predecessoras pneumáticas eram utilizadas exclusivamente para demonstrar o agarre positivo de objetos, a Bionic E-Trunk pode ser utilizada para pôr em prática outras funções da tromba do elefante: a absorção e expulsão de líquidos ou ar.