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Pesquisadores da North Carolina State University criaram um robô macio em forma de anel capaz de rastejar por superfícies quando exposto a temperaturas elevadas ou luz infravermelha. Os pesquisadores demonstraram que esses “ringbots” são capazes de puxar uma pequena carga pela superfície – no ar ambiente ou debaixo d’água, além de passar por uma abertura mais estreita que o tamanho do anel.
Os ringbots são feitos de elastômeros de cristal líquido em forma de fita em loop, lembrando uma pulseira. Quando você coloca o ringbot em uma superfície com pelo menos 55 graus Celsius (131 graus Fahrenheit), que é mais quente que o ar ambiente, a parte da fita que toca a superfície se contrai, enquanto a parte da fita exposta ao ar não não. Isso induz um movimento de rolamento na fita. O vídeo dos ringbots pode ser encontrado aqui: https://youtu.be/yL5gVAjh1mQ.
Da mesma forma, quando os pesquisadores iluminam o ringbot com luz infravermelha, a parte da fita exposta à luz se contrai, enquanto a parte protegida da luz não. Isso também induz um movimento de rolamento na fita.
Em termos práticos, isso significa que o ringbot rastejante se move de baixo para cima quando colocado em uma superfície quente. Mas quando exposto à luz infravermelha, o movimento começa de cima para baixo.
Uma das coisas que impulsiona esse movimento contínuo é o fato de que os ringbots são biestáveis, o que significa que existem duas formas quando estão em repouso. Se a fita começar a torcer, ela retornará à sua forma original ou avançará para o outro estado biestável.
Imagine uma pulseira de borracha em forma de fita. Se você dobrar um pouco as duas pontas da pulseira para a frente e soltá-la, ela voltará à sua forma original. Mas se você dobrar as pontas o suficiente, elas se quebrarão – essencialmente dobrando a pulseira do avesso.
No caso dos ringbots, a “dobragem” é feita pela aplicação de calor constante ou luz infravermelha, fazendo com que o elastômero se contraia e gire. Se o robô de anel for simétrico, isso basicamente o fará dançar no lugar.
“Mas ao projetar a forma do loop, de modo que um lado do loop seja permanentemente torcido, a estrutura é assimétrica”, diz Jie Yin, autor correspondente de um artigo sobre o trabalho e professor associado de engenharia mecânica e aeroespacial na NC Estado. “Isso significa que o loop é exposto ao calor ou à luz infravermelha de maneira desigual, o que faz com que o robô macio se mova lateralmente pela superfície”.
Quando colocado em uma superfície quente, o resultado final é que o ringbot rastejante se puxa para frente. Mas quando exposto à luz infravermelha, o ringbot rastejante avança. Pense nisso como tração dianteira versus tração traseira.
Em demonstrações, os ringbots eram capazes de puxar uma pequena carga útil e trabalhavam tanto no ar ambiente quanto debaixo d’água.
Os pesquisadores também demonstraram que um ringbot pode adaptar sua forma corporal para se espremer em um espaço confinado que é mais de 30% mais estreito que o diâmetro do ringbot. E quando a lacuna é muito estreita para o robô macio passar, ele se redireciona para se afastar da lacuna.
“Este é um avanço fundamental, não algo projetado com uma aplicação específica em mente”, diz Yao Zhao, pesquisador de pós-doutorado no laboratório de Yin. “Estamos demonstrando o que pode ser realizado quando a ‘inteligência física’ é incorporada ao material e ao design da própria estrutura, permitindo que ela se mova e navegue no espaço sem entrada computacional”.
O artigo, “O encaixe autossustentável impulsiona a dança e o movimento autônomos em anéis ondulados independentes”, foi publicado na revista Materiais avançados. O primeiro autor do artigo é Yao Zhao, pesquisador de pós-doutorado na Carolina do Norte. O papel foi co-autoria de Yaoye Hong e Fangjie Qi, Ph.D. alunos da NC State; Yinding Chi, um recente Ph.D. graduado do estado de NC; e Hao Su, professor associado de engenharia mecânica e aeroespacial na NC State.
O trabalho foi realizado com o apoio da National Science Foundation sob os subsídios 2005374, 2126072 e 2026622.
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