Penn State UniversityMenor que um grão de sal: conheça o menor robô do mundo
Cientistas anunciaram a criação dos menores robôs autônomos e programáveis já desenvolvidos no mundo, máquinas microscópicas capazes de “nadar”, perceber o ambiente ao redor e reagir de forma independente. As informações são do Surgery International.
Quase invisíveis a olho nu, os dispositivos medem cerca de 200 por 300 por 50 micrômetros, dimensões inferiores às de um grão de sal. O projeto é resultado de uma colaboração entre pesquisadores da Universidade da Pensilvânia e da Universidade de Michigan, nos Estados Unidos.
Segundo a equipe, operar na mesma escala de muitos microrganismos biológicos pode abrir caminho para avanços na medicina, como o monitoramento da saúde de células individuais, além de auxiliar na construção de dispositivos microscópicos na indústria.
ReproduçãoRobôs microscópicos autônomos abrem nova era na ciência
O menor robô do mundo
Os robôs são movidos por luz e carregam computadores microscópicos integrados. Eles podem ser programados para executar movimentos complexos, detectar variações de temperatura no ambiente e ajustar suas rotas com base nessas informações.
De acordo com estudo publicado na revista Science Robotics, os dispositivos funcionam sem cabos, campos magnéticos ou controle remoto externo. Isso os torna os primeiros robôs verdadeiramente autônomos e programáveis nessa escala.
Marc Miskin, professor assistente de Engenharia Elétrica e de Sistemas na Penn Engineering e autor sênior do estudo, destacou a importância da conquista. “Criamos robôs autônomos 10 mil vezes menores do que os existentes, isso abre uma escala completamente nova para a robótica programável”, afirmou.
Imagem gerada por IARobôs microscópicos autônomos abrem nova era na ciência
Embora a eletrônica tenha se tornado cada vez menor ao longo das décadas, os robôs enfrentavam dificuldades para acompanhar essa miniaturização. “Construir máquinas que operem de forma independente com menos de um milímetro é extremamente difícil. O campo basicamente ficou travado nesse desafio por 40 anos”, explicou Miskin.
Para superar o obstáculo, os pesquisadores desenvolveram um sistema de propulsão totalmente novo, adaptado às leis físicas que dominam o mundo microscópico. Em vez de hélices ou partes móveis, os robôs geram um campo elétrico que desloca íons na solução ao redor. Esses íons empurram moléculas de água próximas, criando o movimento.
A intensidade do campo elétrico pode ser ajustada, permitindo trajetórias complexas e até deslocamentos coordenados em grupo, semelhantes a cardumes de peixes. A velocidade pode chegar a um comprimento corporal por segundo.
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Como os eletrodos não possuem partes móveis, os robôs são altamente resistentes. “É possível transferi-los repetidamente de uma amostra para outra com uma micropipeta sem causar danos”, disse Miskin.
Alimentados por luz de LED, os dispositivos podem nadar por meses. Para funcionar de forma autônoma, cada robô precisa reunir um computador capaz de tomar decisões, sensores, controle de propulsão e minúsculos painéis solares, tudo em um chip menor que um milímetro.
A equipe de David Blaauw, da Universidade de Michigan, detentora do recorde do menor computador do mundo, colaborou com o grupo da Pensilvânia após um encontro em um evento da agência de defesa americana DARPA, há cinco anos. O desenvolvimento do primeiro robô funcional levou todo esse período.
Um dos maiores desafios foi a limitação de energia. Os painéis solares microscópicos geram apenas 75 nanowatts, cerca de 100 mil vezes menos do que um smartwatch. Para contornar isso, os engenheiros projetaram circuitos capazes de operar com tensões muito baixas, reduzindo o consumo de energia em mais de mil vezes.
Como os painéis ocupam a maior parte do espaço disponível, foi necessário otimizar ao máximo o processador e a memória, simplificando instruções para caber no chip minúsculo.
Essas inovações resultaram no primeiro robô submilimétrico com capacidade básica de “cognição”, reunindo processador, memória e sensores em um único dispositivo, o menor robô autônomo com sensoriamento já registrado.
Os sensores permitem detectar variações de temperatura com precisão de até 0,3 °C. Assim, os robôs conseguem se mover em direção a áreas mais quentes ou registrar mudanças térmicas que indiquem atividade celular.
A comunicação dos dados ocorre por meio de padrões de movimento observados ao microscópio, lembrando a forma como abelhas transmitem informações por meio de danças.
Cada robô possui um “endereço” próprio e é alimentado e programado por pulsos de luz, o que permite a execução de diferentes tarefas dentro de operações coletivas.
“Isso é apenas o começo”, afirmou Miskin. “Mostramos que um dispositivo minúsculo com cérebro, sensores e motor pode funcionar e sobreviver por meses. Essa base permite avançar para inteligências mais sofisticadas e abre novas possibilidades para a robótica em escala microscópica.”
Fonte: TECNOLOGIA.IG.COM.BR