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Pesquisadores da Universidade de Tampere, na Finlândia, e da Universidade de Pittsburgh, nos EUA, desenvolveram um pequeno robô que reproduz a dança aérea da queda das sementes de bordo. No futuro, este robô poderá ser usado para monitoramento ambiental em tempo real ou entrega de pequenas amostras, mesmo em terrenos inacessíveis, como desertos, montanhas ou penhascos, ou mar aberto. Esta tecnologia pode ser um divisor de águas em áreas como busca e salvamento, estudos de espécies ameaçadas ou monitoramento de infraestrutura.
Na Universidade de Tampere, o professor Hao Zeng e o pesquisador de doutorado Jianfeng Yang trabalham na interface entre física, mecânica suave e engenharia de materiais em seu grupo de pesquisa Light Robots. Eles se inspiraram na natureza para projetar estruturas poliméricas deslizantes que podem ser controladas pela luz.
Agora, Zeng e Yang, com o professor M. Ravi Shankar, da Escola de Engenharia Swanson da Universidade de Pittsburgh, utilizaram um material inteligente ativado por luz para controlar o modo de deslizamento de uma semente artificial de bordo. Na natureza, o bordo se dispersa para novos locais de crescimento com a ajuda de asas voadoras em sua sâmara, ou fruta seca. As asas ajudam a semente a girar ao cair, permitindo que ela deslize com uma brisa suave. A configuração dessas asas define seu planeio.
De acordo com os pesquisadores, a semente artificial de bordo pode ser controlada ativamente usando luz, onde sua dispersão no vento pode ser ativamente ajustada para atingir uma gama de trajetórias de deslizamento. No futuro, ela também pode ser equipada com vários microssensores para monitoramento ambiental ou ser usada para entregar, por exemplo, pequenas amostras de solo.
Robô de alta tecnologia supera sementes naturais em adaptabilidade
Os pesquisadores foram inspirados pela variedade de sementes planadoras de árvores finlandesas, cada uma exibindo um padrão de voo único e hipnotizante. Sua questão fundamental era se a estrutura dessas sementes poderia ser recriada usando materiais artificiais para atingir uma elegância aérea similar controlada pela luz.
“Os minúsculos robôs controlados por luz são projetados para serem liberados na atmosfera, utilizando vôo passivo para se dispersarem amplamente por meio de interações com os fluxos de ar circundantes. Equipados com GPS e vários sensores, eles podem fornecer monitoramento em tempo real de indicadores ambientais locais, como níveis de pH e concentrações de metais pesados”, explica Yang.
Inspirada no bordo natural de sâmara, a equipe criou um elastômero de cristal líquido deformável à luz à base de azobenzeno que atinge deformação fotoquímica reversível para ajustar com precisão as propriedades aerodinâmicas.
“As sementes artificiais de bordo superam suas contrapartes naturais em velocidade terminal ajustável, taxa de rotação e posições de pairar, melhorando viagens de longa distância auxiliadas pelo vento por meio da autorrotação”, diz Zeng.
No início de 2023, Zeng e Yang lançaram seu primeiro mini robô parecido com uma semente de dente-de-leão dentro do projetoFlying Aero-robots based on Light Responsive Materials Assembly — FAIRY. O projeto, financiado pelo Research Council of Finland, começou em setembro de 2021 e continuará até agosto de 2026.
“Sejam sementes, bactérias ou insetos, a natureza fornece a eles modelos inteligentes para se moverem, se alimentarem e se reproduzirem. Frequentemente, isso vem por meio de um design mecânico simples, mas notavelmente funcional”, explica Shankar.
“Graças aos avanços em materiais fotossensíveis, somos capazes de ditar o comportamento mecânico quase no nível molecular. Agora temos o potencial para criar microrobôs, drones e sondas que podem não apenas alcançar áreas inacessíveis, mas também transmitir informações críticas para o usuário. Isso pode ser uma virada de jogo em áreas como busca e resgate, estudos de espécies ameaçadas ou invasoras ou monitoramento de infraestrutura”, acrescenta.
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