Mão robótica que anda sozinha redefine o conceito de preensão em robôs

Mão robótica concebida por pesquisadores do Instituto Federal Suíço de Tecnologia (EPFL) foi detalhada em artigo publicado em 20 de fevereiro na revista Nature Communications. O projeto descreve um equipamento capaz de se locomover de forma independente, agarrar múltiplos objetos simultaneamente e executar manobras impossíveis para a anatomia humana. A inovação resulta de uma mudança de paradigma: em vez de copiar a mão humana, a equipe criou uma estrutura modular que aproveita configurações alternativas de “dedos” para superar limites de força, ângulo e alcance.

Por que a mão robótica abandona a imitação humana

A concepção do dispositivo começou com uma observação cotidiana da especialista em robótica Aude Billard, também mãe de três crianças. Ao notar a dificuldade de carregar vários itens ao mesmo tempo sem auxílio visual ou com a mão em posições pouco naturais, Billard identificou uma limitação clara na destreza humana. A mão biológica, apesar de altamente versátil, depende de um polegar oponente e de articulações rígidas, o que restringe combinações inusitadas de dedos e esforços distribuídos.

Com base nessa reflexão, o grupo de pesquisa questionou o pressuposto dominante no campo da robótica: o de que copiar detalhadamente a anatomia humana seria a via mais eficiente para alcançar capacidade de preensão. A alternativa proposta foi partir de um “disco” central no qual dedos idênticos pudessem ser encaixados e reposicionados. Ao eliminar a hierarquia natural imposta pelo polegar, qualquer dupla de dedos passou a atuar como pinça, abrindo espaço para formas inéditas de segurar e manipular objetos.

Do conceito à simulação: etapas de desenvolvimento da mão robótica

Antes de chegar ao laboratório, o desenho modular foi submetido a extensas simulações computacionais. O software utilizado avaliou dezenas de configurações, variando a quantidade de dedos conectados ao disco central, a sequência de ativação de cada motor e o ponto de contato com objetos de diferentes tamanhos. Os testes virtuais mapeavam se o algoritmo conseguiria, por exemplo, enrolar todos os dedos ao redor de um único corpo rígido ou, alternativamente, segurar dois itens nos lados opostos da palma.

Concluída a fase digital, a equipe avançou para a impressão 3D de componentes estruturais e para a moldagem de partes em silicone. Cada dedo recebeu um motor individual, oferecendo controle preciso sobre flexão e extensão. A adoção de materiais flexíveis proporcionou aderência sem necessidade de superfícies ásperas ou garras metálicas, um problema recorrente em pinças industriais. A conexão dos módulos ao disco central manteve-se simples, permitindo mudar o arranjo físico sempre que desejado.

Estrutura modular oferece novas estratégias de preensão

Os resultados práticos confirmaram os cenários previstos nas simulações. A mão robótica demonstrou capacidade de:

• Enrolar dedos isolados ao redor de um objeto cilíndrico, mantendo livre o restante da palma para outra tarefa.
• Fixar um pequeno objeto diretamente na base do disco, utilizando todos os dedos como suporte circular.
• Segurar itens simultâneos em lados opostos, acionando pares de dedos independentes.
• Adaptar a forma da preensão quando o item escapa do campo de visão, situação comum em espaços apertados.

Esses comportamentos seriam inviáveis para uma mão humana, pois dependem de combinações incomuns como indicador e mindinho atuando em pinça, ou do contato distribuído em 360 graus em torno de um corpo rígido. Além disso, a ausência de estruturas ósseas rígidas reduz o risco de danos a superfícies sensíveis, característica valiosa em manutenção de tubulações ou manipulação de equipamentos frágeis.

Capacidade autônoma de locomoção: a mão robótica que anda

Um dos aspectos mais peculiares do protótipo é a possibilidade de se desconectar de um braço robótico maior e operar como robô independente. Nessa configuração, os dedos funcionam como pernas articuladas, movendo o conjunto por rastejamento. Em certos trajetos, a mão usa os nós dos dedos para impulsionar o corpo; em outros, alterna o apoio entre a ponta dos módulos e a borda do disco, o que lembra o deslocamento de pequenos artrópodes.

Imagem: Aude Billard

Esta mobilidade oferece vantagens em ambientes confinados, como o interior de tubulações, compartimentos técnicos de navios ou seções internas de máquinas industriais, locais onde um robô tradicional, com rodas ou trilhos, não teria espaço para manobrar. A locomoção autônoma também permite que a mão chegue até peças de interesse, execute a preensão necessária e retorne, reduzindo a necessidade de braços extensíveis ou de unidades maiores.

Aplicações práticas e desafios apontados por especialistas

Entre os autores do estudo, Xiao Gao, da Universidade de Wuhan, destaca justamente a exploração de áreas de difícil acesso como potencial imediato. O dispositivo poderia percorrer canos estreitos à procura de vazamentos, coletar detritos em naves marítimas ou manipular válvulas embarcadas sem desmontar equipamentos.

Aude Billard, por sua vez, vislumbra usos em próteses robóticas. Embora ainda falte a interface neural, a modularidade e a capacidade de segurar objetos fora do eixo visual poderiam beneficiar pessoas que necessitam executar tarefas complexas sem total força ou amplitude de movimento.

Observadores externos, entretanto, identificam limitações técnicas que precisam ser superadas. Para Nancy Pollard, da Universidade Carnegie Mellon, a flexibilidade que torna a mão maleável pode comprometer a força de aperto. Estruturas mais rígidas, como dedos humanos ou pinças industriais, exercem torque maior, algo necessário em segmentos como montagem automotiva. Já Perla Maiolino, do Instituto de Robótica de Oxford, ressalta que a combinação inédita de fechamento bilateral da palma e locomoção integrada expande o campo de estudo, mas demanda controles de alta precisão para evitar colisões ou perdas de estabilidade quando o objeto já está segurado.

Próximos passos para a tecnologia da mão robótica

Segundo o grupo de pesquisa, o estágio atual já permite demonstrações públicas, incluindo vídeos em que o dispositivo percorre superfícies planas e manipula conjuntos de peças em sequência. As estratégias de controle testadas em laboratório serão refinadas para inserir sensores táteis, melhorando a percepção de força aplicada em cada dedo. Além disso, a integração com sinais neurais humanos permanece no horizonte, abrindo a possibilidade de próteses que se desdobrem do corpo do usuário para alcançar locais inacessíveis.

Os pesquisadores avaliam que, à medida que novos materiais flexíveis avançarem e motores mais compactos forem disponibilizados, o peso total do mecanismo poderá cair, facilitando aplicações portáteis e expandindo a autonomia energética. Experimentos futuros devem focar na durabilidade do silicone em ambientes com exposição a óleo, água ou variações de temperatura, condição comum em tubulações industriais.

O próximo marco divulgado pela equipe será uma apresentação em evento acadêmico, onde pretendem expor métricas comparativas de força de preensão, velocidade de locomoção e eficiência energética em relação a pinças convencionais.

OrganizaSimples

Olá! Meu nome é Zaira Silva e sou apaixonada por tornar a vida mais leve, prática e organizada — especialmente depois que me tornei mãe.
Criei o Organiza Simples como um cantinho acolhedor para compartilhar tudo o que aprendi (e continuo aprendendo!) sobre organização da casa, da rotina e da mente, sem fórmulas impossíveis ou metas inalcançáveis.