A nova tecnologia, baseada em grafeno e compósitos de metal líquido, permite aos robôs detetar não só a pressão exercida sobre um objeto, mas também a direção das forças aplicadas, se o objeto está a deslizar e até a rugosidade de uma superfície. Mais importante ainda, tudo isto é conseguido a uma escala tão pequena que rivaliza com a resolução espacial da ponta dos dedos humanos.
Os sensores táteis flexíveis são essenciais para aplicações que vão desde próteses avançadas e dispositivos hápticos vestíveis até robôs com mãos altamente hábeis. Os dedos humanos utilizam diferentes tipos de mecanorrecetores para percecionar simultaneamente a pressão, as forças de cisalhamento, as vibrações e a textura. Reproduzir este nível de perceção tátil multidimensional em sistemas artificiais tem sido um grande desafio, especialmente em dispositivos que precisam de ser miniaturizados e robustos para uma utilização prática.

Ultrapassar as limitações dos sensores tácteis atuais
: “Muitos sensores tácteis multidimensionais existentes são demasiado volumosos, frágeis ou complexos de fabricar, ou não conseguem distinguir com precisão entre forças normais e tangenciais”, explicou o Professor Tawfique Hasan, do Cambridge Graphene Centre e principal autor do estudo. “Isto tem sido uma grande barreira para alcançar uma manipulação robótica verdadeiramente precisa.”
Para ultrapassar estas limitações, a equipa desenvolveu uma nova classe de elastómeros porosos anisotrópicos sinergizados com grafeno.

Um material de grafeno e metal líquido inspirado na pele humana.
Estes compósitos macios e flexíveis combinam folhas de grafeno, microgotículas deformáveis ​​de metal líquido e partículas de níquel alinhadas magneticamente, incorporadas numa matriz de silício poroso.
Cada componente desempenha um papel fundamental:
o grafeno cria caminhos condutores flexíveis.
O metal líquido atua como um nó condutor deformável.
As partículas de níquel, alinhadas por um campo magnético, conferem sensibilidade direcional ao material.
A estrutura porosa aumenta ainda mais a sensibilidade, permitindo que o material se deforme facilmente sob forças mínimas.
Inspirando-se nas microestruturas da pele humana, os investigadores moldaram o material em pirâmides microscópicas, algumas com apenas 200 micrómetros de tamanho. Estas pirâmides concentram a tensão nas suas extremidades, permitindo ao sensor detetar forças extremamente pequenas, mantendo uma gama de medição ampla e altamente linear.

Alta sensibilidade e deteção de força 3D precisa.
O resultado é um sensor tátil capaz de reconstruir o vetor de força completo em três dimensões, permitindo a perceção tátil multidimensional com um desempenho excecional:
sensibilidade até 110 kPa⁻¹,
gama linear de 500 kPa,
erro de direção da força inferior a 2 graus e
limite de deteção inferior a um micronewton — suficiente para detetar um grão de areia.
Comparado com os sensores de força 3D flexíveis existentes, o novo dispositivo melhora tanto o tamanho como os limites de deteção em aproximadamente uma ordem de grandeza.
Mais importante ainda, o sensor consegue distinguir entre forças de cisalhamento e normais, permitindo detetar quando um objeto começa a deslizar. Ao medir os sinais de quatro elétrodos localizados sob cada pirâmide, o sistema consegue reconstruir matematicamente o vetor de força tridimensional completo em tempo real.

Desde pinças delicadas a microrrobôs e próteses:
em demonstrações práticas, a equipa integrou os sensores em garras robóticas. Os robôs conseguiram agarrar objetos frágeis, como tubos de papel muito finos, sem os esmagar. Ao contrário dos sensores tradicionais que requerem informação prévia sobre os objetos, o novo sistema adapta-se em tempo real, detetando deslizamentos.
Em escalas ainda mais pequenas, os conjuntos de microssensores conseguiram identificar a massa, a geometria e a densidade do material de minúsculas esferas de metal, analisando a distribuição de força em 3D.

Isto abre portas para aplicações em:
Micromanipulação,
Cirurgia minimamente invasiva
, Microrrobótica,
onde os sensores de força convencionais são muito grandes.

Impacto na Robótica e Próteses do Futuro:
O impacto potencial é enorme, uma vez que a robótica continua a expandir-se na indústria e na sociedade. De acordo com a Federação Internacional de Robótica, o mercado global de robótica industrial está avaliado em aproximadamente 12,5 mil milhões de libras, e uma das principais tendências para 2026 é a crescente utilização de robôs para colmatar a escassez de mão-de-obra.
Avanços em sensores táteis como este podem permitir que os robôs interajam com objetos de forma mais segura e inteligente em ambientes do mundo real.
Além da robótica, esta tecnologia pode também transformar o campo das próteses avançadas. Os membros artificiais modernos dependem cada vez mais do feedback tátil para proporcionar aos utilizadores a sensação de tato. Os sensores 3D miniaturizados e altamente sensíveis podem possibilitar interações mais naturais com os objetos, melhorando o controlo, a segurança e a confiança do utilizador.

“A nossa abordagem demonstra que estruturas mecânicas volumosas e sistemas óticos complexos não são necessários para alcançar uma deteção tátil 3D de alta resolução”, explicou o Dr. Guolin Yun, primeiro autor do estudo. “Ao combinar materiais inteligentes com estruturas inspiradas na pele, conseguimos um desempenho notavelmente próximo do toque humano.”
Olhando para o futuro, os investigadores acreditam que os sensores podem ser ainda mais miniaturizados, possivelmente para menos de 50 micrómetros, aproximando-se da densidade de mecanorrecetores da pele humana. As futuras versões poderão também integrar sensores de temperatura e humidade, caminhando para uma pele artificial totalmente multimodal.
À medida que os robôs migram de ambientes industriais controlados para casas, hospitais e ambientes imprevisíveis, os avanços no sentido do tato como este podem ser transformadores, permitindo que as máquinas não só vejam e ajam, mas também sintam.

Referências:

(Acesso aberto) https://www.nature.com/articles/s41563-026-02508-7

https://ifr.org/ifr-press-releases/news/top-5-global-robotics-trends-2026

Fonte: Universidade de Cambridge