Cientistas criam "robozinho" totalmente flexível e autônomo

Inspirados no polvo, cientistas criam dispositivo autônomo totalmente flexível. O octobot, como foi chamado, deve ajudar no desenvolvimento da robótica mole, área que promete equipamentos cirúrgicos menos agressivos ao corpo e máquinas industriais mais seguras

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postado em 29/08/2016 16:54



Esqueça as máquinas rígidas, de movimentos bruscos e angulares. Os robôs do futuro prometem ter a malemolência de dançarinos, ou de animais como enguias e lagartas. Grupos que desenvolvem essas máquinas buscam torná-las cada vez mais maleáveis, pois já se percebeu que, para algumas funções, a fluidez dos movimentos representa uma grande vantagem. É o caso de dispositivos usados para cirurgias médicas e até mesmo aparelhos usados ao lado de operários em uma linha de produção — menos duros, tornam-se mais seguros.

Na edição mais recente da revista especializada Nature, pesquisadores da Universidade de Harvard dão um passo importante no desenvolvimento da robótica mole: apresentaram a primeira máquina totalmente autônoma e inteiramente maleável. A inspiração veio de um animal que impressiona por conseguir aliar força e suavidade: o polvo. Batizado de octobot, o novo dispositivo é fabricado com a ajuda de impressão 3D, sendo constituído por uma espécie de resina acionada por um sistema de microfluidos.

Lori Sanders/Divulgação


Nada, nada mesmo, na peça é rígido. E esse é o grande trunfo da criação norte-americana. Até agora, a maioria dos dispositivos ainda depende de peças como chips e baterias, que são rígidos. Além disso, os criadores fugiram dos métodos tradicionais para superar esse obstáculo. “A luta tem sido sempre na substituição de componentes rígidos, como baterias e controles eletrônicos, por sistemas flexíveis análogos, que, em seguida, são colocados todos juntos”, explica Robert Wood, professor de engenharia e ciências aplicadas de Harvard. Seu time, contudo, tentou outra abordagem.

Depois de imprimir o corpo maleável do octobot, a equipe injeta nele o próprio combustível: uma solução de peróxido de hidrogênio e água e um catalisador, a platina. Em contato com esta, a solução libera oxigênio, que, direcionado por microválvulas internas, faz os tentáculos se mexerem. “A partir da nossa abordagem de montagem híbrida, fomos capazes de imprimir cada um dos componentes funcionais necessários dentro do corpo do robô macio, incluindo o armazenamento de combustível”, descreve Jennifer Lewis, professora de engenharia biologicamente inspirada.

Por enquanto, o octobot é um robozinho minúsculo, pouco maior que um chip e sem grandes funções práticas. O que interessa nele, mesmo, é o conceito. “Fontes de combustíveis para robôs suaves sempre contaram com algum tipo de componente rígido. O que é maravilhoso no peróxido de hidrogênio é que uma simples reação entre o elemento e um catalisador nos permite substituir as fontes de energia rígidas”, resume Michael Wehner, pós-doutorando em Harvard e um dos autores do estudo.

Possibilidades


Para Daniel Martins, professor do Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), o novo robô inova pela forma de fabricação. “Todo ele foi impresso em 3D, até mesmo os ‘motores’. O mecanismo que funciona a partir do deslocamento de ar produzido por uma reação química é muito interessante, pois permite uma força muito grande em movimentos muito bem calculados.”

Martins acredita que o invento pode abrir caminho para o aprimoramento de dispositivos usados em cirurgias médicas. “Cada vez mais, cresce o número de procedimentos cirúrgicos pouco invasivos, ou seja, que não necessitam de grandes cortes. Com uma pequena incisão você insere uma câmera e um instrumento. Aprimorar máquinas macias, sem estruturas metálicas, vai melhorar o sucesso de pinças e outras ferramentas utilizadas nesses procedimentos”, prevê. O professor, contudo, adverte: “Esse é um projeto experimental. Ainda são necessários novos estudos que devem melhorar o desempenho desse modelo de bateria para que ele seja melhor controlado”.

Na avaliação de Roberto Baptista, professor dos cursos de engenharia da computação e elétrica do Centro Universitário IESB, em Brasília, a grande inovação do octobot é também sua maior fragilidade. “Ao funcionar por reações químicas, ele se torna muito difícil de controlar”, explica. Ele cita outro possível uso para robôs moles: “Eles são cada vez mais procurados, principalmente para a interação com seres humanos, pois podem esbarrar e interagir com pessoas sem machucá-las.”

Nova indústria

Avanços na área de robôs macios impulsionam a chamada indústria 4.0, informa Rogério Vitalli, diretor-executivo do Instituto Avançado de Robótica, empresa especializada em soluções de mecatrônica e robótica industrial. “Trata-se da automatização da produção comandada por vias da internet. O componente macio diminui os riscos de acidente em colisões e possibilita uma maior colaboração entre homens e máquinas dentro do ambiente fabril”, afirma.

“Outro ponto importante dessa nova máquina é a utilização de uma bateria que dispensa o uso da eletricidade. Essa criação abre espaço para o desenvolvimento de uma nova geração de robôs que podem ser utilizados em contato com a água. Desse modo, tecnologias de exploração de petróleo, por exemplo, ganharão um novo impulso”, comemora o especialista.

"Fontes de combustíveis para robôs suaves sempre contaram com algum componente rígido. O que é maravilhoso no peróxido de hidrogênio é que uma simples reação entre o elemento e um catalisador nos permite substituir as fontes de energia rígidas"
Michael Wehner, pós-doutorando em Harvard e coautor do estudo

Lagarta de cristal
Universidade da Varsóvia/Divulgação

Um grupo de pesquisadores da Faculdade de Física da Universidade de Varsóvia, na Polônia, também apresentou recentemente sua versão de robô flexível e que dispensa o uso de componentes rígidos para se mover. A equipe também buscou inspiração na natureza, mas, em vez do polvo, buscou informações em uma lagarta.

Os cientistas criaram uma peça confeccionada em cristal líquido que imita o movimento do animal a ser estimulado pela luz. O invento tem apenas 15mm de comprimento e utiliza a energia refletida por um feixe de laser como fonte de energia. Além de andar em superfícies planas, também pode subir ladeiras e se espremer por fendas estreitas — alguns especialistas imaginam que robôs maleáveis poderão, um dia, ser utilizados para buscar sobreviventes sob escombros, por exemplo.

O microrrobô lagarta consiste em uma pequena faixa retangular e alongada de cristal líquido elastômero (LCE, na sigla em inglês), um material sensível que exibe grande mudança quando exposta a um determinado tipo de luz. Os pesquisadores conseguiram moldar a lâmina de tal maneira que, ao direcionar o laser, conseguem fazer com que o dispositivo caminhe para onde eles desejam. A abordagem conseguiu superar a dificuldade de controle dessas peças maleáveis.

“A construção de robôs moles exige um paradigma completamente novo na mecânica, na fonte de alimentação e no controle. Estamos apenas começando a aprender com a natureza.”, afirmou, em um comunicado, Piotr Wasylczyk, um dos autores do projeto.

15mm
Comprimento do microrrobô criado na Universidade de Varsóvia

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