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Cientistas na Coreia do Sul revelaram enxames de pequenos robôs magnéticos que imitam a força colaborativa das formigas para realizar tarefas incríveis, desde transportar cargas pesadas até navegar em ambientes complexos.
Esses microrrobôsdescrito em estudo publicado na revista Dispositivopoderá um dia enfrentar desafios como limpar artérias obstruídas ou guiando precisamente os organismos.
A equipe, liderada por Jeong Jae Wie, da Universidade Hanyang, em Seul, desenvolveu os robôs para operar sob um campo magnético rotativo, permitindo-lhes trabalhar juntos em enxames. Suas aplicações potenciais incluem tratamentos médicos minimamente invasivos e outras tarefas em ambientes de difícil acesso.
“A alta adaptabilidade dos enxames de microrobôs ao ambiente e o alto nível de autonomia no controle dos enxames foram surpreendentes”, disse Wie, pesquisador do Departamento de Engenharia Orgânica e Nano, em um comunicado recente.
Feitos de Força
Wie e sua equipe testaram como enxames com diferentes configurações executavam diversas tarefas. Um teste mostrou um enxame de 1.000 microrrobôs formando um jangada densa na água, permitindo-lhes envolver uma pílula pesando 2.000 vezes mais do que qualquer robô. O enxame transportou com sucesso a pílula através do líquido – um passo promissor em direção entrega de drogas aplicações. Um vídeo desta performance pode ser visto aqui.
Em terra firme, os robôs demonstraram feitos igualmente impressionantes. Um enxame transportou carga 350 vezes mais pesada que um robô individual. Outro enxame foi capaz de desentupir tubos projetado para simular vasos sanguíneos bloqueados. Outros testes tiveram o enxame de robôs arraste uma formiga por alguma distância.
Em outro experimento, enxames configurados com altas proporções escalaram obstáculos cinco vezes mais altos que o comprimento do corpo de um único robô e se impulsionaram sobre barreiras. Os pesquisadores até desenvolveram um sistema que permitiu aos microrobôs guiar os movimentos de pequenos organismos usando movimentos giratórios e de arrasto orbital.
Robôs magnéticos inspirados na natureza
O estudo foi inspirado na maneira formigas cooperam para realizar tarefas além da capacidade de qualquer indivíduo. Por exemplo, formigas criar jangadas durante inundações ou forma pontes vivas para cruzar lacunas. Da mesma forma, os enxames de microrobôs são projetados para manter a funcionalidade mesmo se alguns membros falharem. O resto do grupo continua seus movimentos programados até que a tarefa seja concluída.
Ao contrário das pesquisas anteriores de robótica de enxame em robôs esféricos, a equipe de Wie projetou robôs em forma de cubo. Este design maximiza o contato entre os robôs, criando atrações magnéticas mais fortes.
“As pesquisas anteriores em robótica de enxame concentraram-se em robôs esféricos, que se unem por meio de contato ponto a ponto”, explica Wie. “Neste estudo, projetamos um enxame composto por microrobôs em forma de cubo, que compartilham atrações magnéticas mais fortes, uma vez que áreas de superfície maiores – faces inteiras de cada cubo – podem entrar em contato.”
Cada robô mede 600 micrômetros de altura e contém um corpo epóxi embutido com partículas magnéticas de neodímio-ferro-boro (NdFeB). Esta composição permite que os robôs respondam a campos magnéticos externos e interajam entre si. Os pesquisadores usaram um método de produção econômico para garantir que os robôs fossem uniformes em geometria e propriedades magnéticas. Veja os robôs em ação aqui.
“Desenvolvemos um método econômico de produção em massa usando moldagem e magnetização de réplicas no local, garantindo geometria uniforme e perfis de magnetização para desempenho consistente”, diz Wie.
Um futuro de microrrobôs
Embora os experimentos tenham apresentado capacidades impressionantes, os microrobôs ainda não estão prontos para aplicações no mundo real. Os enxames atualmente dependem de controle magnético externo e não podem navegar de forma independente em ambientes complexos como artérias reais.
“Os enxames magnéticos de microrobôs requerem controle magnético externo e não têm a capacidade de navegar de forma autônoma em espaços complexos ou confinados, como artérias reais”, diz Wie. “A pesquisa futura se concentrará em melhorar o nível de autonomia dos enxames de microrobôs, como o controle de feedback em tempo real de seus movimentos e trajetórias.”
Com mais avanços em autonomia e controlo, estes pequenos robôs magnéticos poderão revolucionar campos que vão da medicina à engenharia industrial, mostrando que, tal como as formigas, os pequenos robôs podem alcançar coisas extraordinárias quando trabalham em conjunto.
Kenna Hughes-Castleberry é comunicadora científica da JILA (um instituto de pesquisa em física líder mundial) e redatora científica do The Debrief. Siga e conecte-se com ela no céu azul ou entre em contato com ela por e-mail em kenna@thedebrief.org
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