Menor robô programável do mundo comprova: É possível miniaturizar a robótica

Miniaturização da robótica

Pesquisadores apresentaram os menores robôs totalmente programáveis do mundo, máquinas nadadoras microscópicas que conseguem perceber e reagir ao ambiente ao seu redor de forma autônoma, funcionam durante meses e custam poucos centavos cada um.

Quase invisíveis a olho nu, cada robô mede cerca de 0,2 por 0,3 por 0,05 milímetro, o que está na escala de muitos microrganismos. Eles podem ser programados para se mover em padrões complexos, detectar temperaturas locais e ajustar seus trajetos em resposta a elas.

Dispensando combustíveis ou baterias – eles são acionados por luz -, esses microrrobôs podem ter amplas aplicações, no monitoramento ambiental, na medicina, monitorando a saúde de células individuais, e até auxiliar na indústria, ajudando a construir dispositivos em microescala.

“Nós reduzimos o tamanho dos robôs autônomos em 10.000 vezes,” disse o professor Marc Miskin, da Universidade de Michigan, nos EUA. “Isso abre uma escala totalmente nova para robôs programáveis.”

E não é só miniaturização. Os robôs conseguem se mover em padrões complexos e até mesmo viajar em grupos coordenados, como um cardume de peixes. E como seu sistema de propulsão não possui partes móveis, os robôs são extremamente duráveis, podendo nadar por meses.

Não nade, mova a água

Ao contrário da microeletrônica, cujo processo de miniaturização é constante, a robótica tem tido dificuldades em apresentar um ritmo similar, sobretudo porque o movimento independente é excepcionalmente difícil para dispositivos em microescala.

Operar em escala microscópica na água, por exemplo, implica em vencer um arrasto e uma viscosidade tão grandes que equivale a fazer um robô de dimensões macroscópicas se mover através de piche.

O projeto de propulsão miniaturizado contorna esse problema invertendo a lógica: Em vez de tentarem se mover sozinhos, esses microrrobôs nadadores movem a água. Eles geram um campo elétrico que impulsiona os íons no líquido circundante; esses íons, por sua vez, empurram as moléculas de água próximas, gerando a força necessária para mover o robô.

No total, cada robô precisa de 75 nanowatts de energia, o que é 100.000 vezes menos do que a energia consumida por um relógio inteligente, o que permitiu substituir a bateria por uma célula solar. Mas, como a energia também ficou reduzida, foi necessário mexer na eletrônica embarcada.

“Nós tivemos que repensar completamente as instruções do programa de computador, condensando o que convencionalmente exigiria muitas instruções para o controle da propulsão em uma única instrução especial para nos ajudar a reduzir o tamanho do programa e fazê-lo caber na pequena memória do robô,” detalhou o pesquisador David Blaauw.

É só o começo

Para demonstração do conceito, a equipe criou um enxame robótico com cada unidade equipada com sensores que detectam a temperatura com precisão de um 0,3 ºC. Os robôs então se movem em direção a áreas de temperatura mais elevada, reportando a temperatura.

Isso pode servir como um indicador da atividade celular, permitindo monitorar a saúde de células individuais.

Devido às restrições de energia, não há conexões sem fio: Os robôs reportam suas leituras de temperatura através de movimentos ondulatórios, semelhantes à “dança do rebolado” usada pelas abelhas para se comunicar.

Versões futuras dos robôs poderão armazenar programas mais complexos, mover-se mais rapidamente, integrar novos sensores ou operar em ambientes mais desafiadores, prometem os pesquisadores.

“Este é apenas o primeiro capítulo,” disse Miskin. “Nós demonstramos que é possível inserir um cérebro, um sensor e um motor em algo quase invisível a olho nu, e que ele sobreviva e funcione por meses. Uma vez estabelecida essa base, é possível adicionar todos os tipos de inteligência e funcionalidade. Isso abre as portas para um futuro completamente novo da robótica em microescala.”