Robôs altamente integrados são construídos em uma única etapa

Redação do Site Inovação Tecnológica - 27/06/2022

O robô é composto por materiais ativos.
[Imagem: Rayne Research Group/UCLA]

Meta-robô

Já pensou em construir um robô sem a necessidade de reunir e montar peças e circuitos eletrônicos?

Esta é a proposta de uma equipe da Universidade da Califórnia de Los Angeles.

Não são robôs que você possa mandar para Marte ou para o fundo do oceano - ao menos por enquanto -, mas o projeto é promissor.

Todos os sistemas mecânicos e eletrônicos necessários para operar um robô são fabricados de uma só vez por um novo tipo de processo de impressão 3D para materiais ativos, projetados em computador para assumir múltiplas funções - eles são também conhecidos como metamateriais.

Uma vez impresso em 3D, o "metabot", ou metarrobô, tem capacidades de propulsão, movimento, sensoriamento e tomada de decisão.

"Nós vislumbramos que esta metodologia de projeto e impressão de materiais robóticos inteligentes ajudará a tornar realidade uma classe de materiais autônomos que podem substituir o atual processo de montagem complexo para fazer um robô. Com movimentos complexos, múltiplos modos de sensoriamento e capacidade de tomada de decisão, tudo densamente integrado, [o robô] é semelhante a um sistema biológico com os nervos, ossos e tendões trabalhando em conjunto para executar movimentos controlados," prevê o professor Xiaoyu Zheng.

Um dos protótipos escapando sozinho de um labirinto.
[Imagem: Rayne Research Group/UCLA]

Atuadores piezoelétricos

Cada protótipo tem o tamanho de uma unha, incluindo a bateria e o controlador, embora eles ainda não sejam autônomos.

O segredo para tamanha integração está nos metamateriais piezoelétricos, uma classe de materiais treliçados que podem mudar de forma e se mover em resposta a um campo elétrico, ou produzir energia elétrica como resultado de forças físicas.

Cada um dos elementos estruturais que formam essas treliças são projetados para dobrar, flexionar, torcer, girar, expandir ou contrair, e fazer isto em alta velocidade, ao contrário das soluções baseadas em músculos artificiais, que tendem a ser lentas.

"Isso permite que os elementos de atuação sejam organizados com precisão em todo o robô, para fazer movimentos rápidos, complexos e estendidos em vários tipos de terreno," explicou o pesquisador Huachen Cui. "Com o efeito piezoelétrico bidirecional, os materiais robóticos também podem detectar suas próprias contorções, detectar obstáculos por meio de ecos e emissões de ultrassom, bem como responder a estímulos externos por meio de um circuito de controle de retroalimentação, que determina como os robôs se movem, quão rápido eles se movem e em direção a qual alvo eles se movem."

Estrutura em treliça, feita com materiais piezoelétricos, formando o corpo de um robô.
[Imagem: Rayne Research Group/UCLA]

Robôs biomédicos e de resgate

Para demonstrar sua técnica, a equipe construiu três metarrobôs com diferentes capacidades: Um robô pode navegar por cantos em forma de S e obstáculos colocados aleatoriamente, outro pode escapar em resposta a um impacto de contato, enquanto o terceiro pode andar em terrenos acidentados e até dar pequenos saltos.

A equipe acredita que essa abordagem é promissora para robôs biomédicos, como endoscópios autoguiados ou pequenos robôs nadadores, que podem emitir ultrassons e navegar por si mesmos próximo a vasos sanguíneos, para administrar doses de medicamentos em locais específicos dentro do corpo.

Esses metarrobôs também poderão explorar ambientes perigosos. Em um prédio desmoronado, por exemplo, um enxame desses pequenos robôs, armados com sensores adequados, poderia acessar rapidamente espaços confinados, avaliar os níveis de ameaça e ajudar nos esforços de resgate encontrando pessoas presas nos escombros.

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