Robôs macios demonstram seu potencial como salvadores de vidas

Redação do Site Inovação Tecnológica - 14/04/2025

Esses pequenos robôs usam magnetismo para se mover e explorar espaços apertados, incluindo escombros de desastres ou o corpo humano.
[Imagem: Jennifer M. McCann/Penn State]

Robótica macia

Integrando eletrônica flexível com geradores de movimento controlados magneticamente, engenheiros desenvolveram um robô minúsculo, macio, flexível e muito versátil, capaz, por exemplo, de rastejar pelos escombros de um terremoto ou outro acidente para procurar vítimas soterradas ou presas.

A robótica macia, diferentemente dos robôs rígidos tradicionais, é construída usando materiais flexíveis, parecidos com os tecidos biológicos, e projetada para imitar o movimento de organismos vivos. Essa flexibilidade a torna ideal para navegar em espaços apertados, como escombros em uma zona de desastre ou, com a devida miniaturização, os intrincados caminhos no interior do corpo humano.

O avanço conseguido agora por Sungkeun Han e colegas da Universidade Estadual da Pensilvânia, nos EUA, consistiu em fazer a difícil integração dos sensores com a eletrônica, que permitem que os robôs interajam ativamente com o ambiente, diminuindo a necessidade de um controle remoto.

"Queríamos projetar um sistema em que a robótica flexível e a eletrônica flexível funcionassem juntas harmonicamente," disse o professor Huanyu Cheng. "A eletrônica tradicional é rígida, o que dificulta a integração. Nossa solução foi distribuir os componentes eletrônicos de forma a preservar a flexibilidade do robô, mantendo um desempenho robusto."

Esquema do robô no nível inicial de miniaturização.
[Imagem: Sungkeun Han et al. - 10.1007/s40820-024-01601-3]

Integração e interferências

Os robôs se movem utilizando materiais magnéticos rígidos embutidos em sua estrutura flexível, o que lhes permite responder de modo previsível a um campo magnético externo. Ajustando a intensidade e a direção do campo magnético, torna-se possível controlar os movimentos dos robôs, como se curvar, torcer ou rastejar, sem energia elétrica a bordo ou conexões físicas, como fios.

Um grande obstáculo no desenvolvimento dessa tecnologia foi descobrir como evitar que a eletrônica flexível atrapalhasse o movimento do robô.

"Embora tenhamos projetado os componentes eletrônicos para serem flexíveis, sua rigidez ainda é centenas a milhares de vezes maior do que a do material robótico macio," contou Cheng. "Para superar isso, distribuímos os componentes eletrônicos pela estrutura, reduzindo seu impacto no movimento."

Outro desafio consistiu em bloquear interferências elétricas indesejadas, que podem interromper o funcionamento de um dispositivo ou sistema eletrônico. Essa interferência vem de fontes externas, como outros eletrônicos ou sinais sem fio presentes no ambiente, mas também pode vir do próprio sistema de controle magnético. Para que o robô seja merecedor de confiança, é necessário se contrapor a essa interferência.

"Campos magnéticos são cruciais para controlar o movimento, mas também podem interromper sinais eletrônicos," observou Cheng. "Tivemos que projetar cuidadosamente o leiaute eletrônico para minimizar essas interações, garantindo que os sensores permanecessem funcionais mesmo na presença de fortes campos magnéticos."

Demonstração dos movimentos do robô macio.
[Imagem: Sungkeun Han et al. - 10.1007/s40820-024-01601-3]

Salvando vidas

Com a interferência magnética minimizada, os robôs podem ser guiados remotamente por meio de campos eletromagnéticos, ou mesmo de ímãs portáteis, o que limita a necessidade de intervenção humana. Além disso, sensores integrados permitem que eles reajam de forma autônoma a sinais ambientais.

Em aplicações de busca e salvamento, por exemplo, os robôs são inteligentes o suficiente para navegar entre detritos detectando calor ou obstáculos. Em aplicações médicas, eles poderão responder a mudanças de pH ou pressão, garantindo a administração precisa de medicamentos ou a coleta precisa de amostras.

"Uma das aplicações potenciais mais fascinantes é em dispositivos médicos implantáveis," disse o professor Suk-Won Hwang, da Universidade da Coreia. "Estamos trabalhando na miniaturização do sistema para torná-lo adequado para uso biomédico. Imagine um pequeno sistema robótico que possa ser engolido como uma pílula, navegar pelo trato gastrointestinal e detectar doenças ou administrar medicamentos precisamente onde são necessários."

Mais tópicos