Enxames de “micro robôs cerdas” (do inglês “micro-bristle-bots”) poderão um dia trabalhar juntos para detetar mudanças ambientais, mover materiais ou talvez um dia consertar lesões dentro do corpo humano.
Este novo tipo de robô pequeno, impresso em 3D, se move aproveitando a vibração de atuadores piezelétricos, fontes de ultra-som ou até com recurso a minúsculos alto-falantes.
Os robôs protótipos respondem a diferentes frequências de vibração, dependendo de suas configurações, permitindo que os pesquisadores controlem robôs individuais ajustando a vibração. Com aproximadamente dois milímetros de comprimento – aproximadamente o tamanho da menor formiga do mundo -, os robôs podem cobrir o seu comprimento quatro vezes num espaço de um segundo, apesar das limitações físicas do seu pequeno tamanho.
Os micro robôs cerdas consistem num atuador piezoelétrico colado num corpo de polímero que os pesquisadores imprimem usando tecnologia propria 3D, usando a litografia de polimerização de dois fótons (TPP). O atuador gera vibração e é alimentado externamente uma vez que nenhuma bateria é pequena o suficiente para caber no pequeno robô. As vibrações produzidas também podem vir de um agitador piezoelétrico abaixo da superfície na qual os robôs se movem, de uma fonte de ultrassom / sonar, ou mesmo de um pequeno altifalante acústico.
As vibrações movem as pernas elásticas para cima e para baixo, impulsionando o micro robôs cerdas para a frente. Cada robô pode ser projetado para responder a diferentes frequências de vibração, dependendo do tamanho da perna, diâmetro, material, design e geometria geral. A amplitude das vibrações controla a velocidade com que os micro robôs cerdas se movem.
Isto acontece porque à medida que os micro cerdas robôs se movem para cima e para baixo, o movimento vertical é traduzido em um movimento direcional devido ao desenho das pernas, que se parecem com cerdas, otimizado para optar este resultado, explica Azadeh Ansari, professor assistente na Escola de Engenharia Elétrica e de Computação do Georgia Institute of Technology.
As pernas do micro robôs cerdas são projetadas com ângulos específicos que permitem que elas se curvem e se movam em uma direção em resposta à vibração, acrescenta.
Os micro robôs cerdas são feitos com recurso a uma impressora 3D usando o processo TPP, uma técnica que polimeriza um material de resina monomérica. Uma vez que a parte do bloco de resina atingida pela luz ultravioleta tenha sido desenvolvida quimicamente, o restante pode ser removido por lavagem, deixando somente a estrutura robótica desejada.
Um desafio interessante será o desenvolvimento desta tecnologia para dar uso a matérias provenientes da reciclagem, por exemplo, de plásticos reciclados, ou serem compostos com matérias reutilizáveis e recicláveis, a fim de ajudar a incluir estes robôs em um conceito “zero waste”.
Isto permite “escrever” a estrutura, em vez de usar a técnica de litografia tradicional, explica Ansari, pois o pesquisador assim fica com a estrutura que ele “escreve” com o laser no material de resina. De momento o processo ainda é algo demorado, por isso os pesquisadores estão procurando formas de ampliá-lo para fazer centenas ou milhares de micro robôs cerdas de cada vez.
Alguns dos robôs têm quatro pernas, enquanto outros têm seis. O primeiro autor do estudo, DeaGyu Kim, fez centenas de pequenas estruturas para determinar a configuração ideal para os robôs.
O trabalho desenrolado pela equipe encontra-se publicado uma vez que o Journal of Micromechanics and Microengineering aceitou um artigo descrevendo os micro robôs cerdas.