Robô flutua sobre a água

Redação do Site Inovação Tecnológica - 10/07/2003

Insetos flutuantes

Quem mora no interior do país, ou aqueles que gostam de passeios ao ar livre, devem com certeza conhecer alguns pequenos animais que flutuam sobre a água.

São insetos aquáticos da ordem Hemiptera e família Gerridae. Há milhares de espécies ao redor do mundo, com os mais diversos nomes populares, vivendo tanto em água salgada quanto em água doce.

A "leveza" dos pequenos insetos desafiou o pesquisador David L. Hu, do MIT (Estados Unidos), que aceitou a tarefa de construir um inseto aquático robô.

O maior desafio que se apresentou ao cientista foi o peso. Além de ser capaz de se auto-propulsionar, o robô aquático deveria ser leve o suficiente para ser sustentado pela tensão superficial da água.

Força de Van der Vaals

A tensão superficial da água advém de pequenas forças existentes entre suas moléculas, chamadas de força de Van der Vaals.

Embora as moléculas em um líquido sejam eletricamente neutras, a distribuição assimétrica das cargas dentro das moléculas é suficiente para gerar essas forças. É a tensão superficial que explica, por exemplo, porque a água ultrapassa a borda do copo em alguns milímetros antes de derramar.

Trabalhando na escala onde o limite é representado pela tensão superficial da água, o cientista teve que optar pela simplicidade.

Como o peso de qualquer mecanismo aumenta com a complexidade, o dispositivo de propulsão deveria ser, necessariamente, o mais simples possível.

O robô Strider encarando o animal real que serviu de inspiração para sua construção.
[Imagem: David Hu]

Motor do robô

A primeira versão do diminuto robô nasceu como uma simples armação de fios, imitando a forma do inseto.

Ele foi montado principalmente para demonstrar que um objeto mais denso do que a água poderia ser sustentado por sua tensão superficial. Isso evitaria o dispêndio de um grande esforço de desenvolvimento em um artefato que, depois, poderia simplesmente afundar.

O segundo protótipo demonstrou o tipo de motor que poderia equipar uma versão definitiva do robô.

O motor aciona as pernas traseiras por meio de duas fitas elásticas. Isto imita em parte o inseto real, uma vez que suas pernas traseiras são utilizadas para direção do inseto, além de prover uma propulsão adicional.

Para facilitar os trabalhos, o protótipo flutuava com a utilização de espumas, e não apenas apoiado em suas pernas definitivas. Isto permitiu o aprimoramento do motor, com a possibilidade de experimentação de componentes ainda pesados nas etapas iniciais.

Alumínio e aço

Finalmente o cientista construiu o robô-inseto definitivo, incorporando as pernas definitivas, copiando o formato das pernas de um inseto real.

A estrutura principal do robô foi construída com alumínio e as pernas com aço inoxidável. Ele é capaz de andar 20 centímetros em quatro impulsos.