Com menos de um centímetro de comprimento, os microrobôs podem ir aonde nenhum robô jamais esteve. Em teoria, essas minúsculas máquinas poderiam até vagar pelo corpo humano para diagnosticar e tratar doenças. Mas, na prática, ainda estamos muito longe desse objetivo. Existem muitos obstáculos técnicos decorrentes da pequena escala destes robôs que devem primeiro ser eliminados antes que estes sonhos se tornem realidade.
Os menores robôs de hoje são muito limitados em suas capacidades porque é extremamente difícil incluir muito {hardware} útil em um robô do tamanho de uma formiga pequena. Eles também são, por necessidade, construídos especificamente. Não há espaço additional para ser encontrado, então os microrobôs geralmente são projetados para fazer uma coisa e apenas uma coisa. Ambos os fatores limitam significativamente a adoção desses robôs para quaisquer aplicações do mundo actual.
Um grupo liderado por pesquisadores da Universidade Nacional de Seul está trabalhando para mudar tudo o que sabemos sobre microrobôs. Eles estão construindo um equipment de ferramentas de robótica modular isso torna possível projetar um pequeno exército de microrrobôs com diversas capacidades em um instante. Esses robôs subcentimétricos podem andar, navegar e sentir o ambiente ao seu redor, e são quase inteiramente impressos em 3D.
Os robôs são montados a partir de módulos (📷: W. Music et al.)
Em vez de criar um microrobô de uso único, a equipe desenvolveu um corpo básico que pode ser equipado com uma variedade de módulos intercambiáveis. Cada módulo oferece uma função distinta e, juntos, permitem que o microrobô se adapte a novos ambientes ou missões. O corpo principal atua como unidade de controle central e abriga os atuadores que fazem o robô se mover. A partir daí, módulos especializados – como pés para caminhar, cabeças para detecção ou comunicação e conectores para conectar vários robôs – podem ser conectados conforme necessário.
Para dar vida a esses microrobôs modulares, os pesquisadores construíram uma impressora 3D personalizada de processamento digital de luz multimaterial. Ao contrário das impressoras 3D comuns, esta pode imprimir vários tipos de resinas simultaneamente, incluindo materiais macios, rígidos, condutores e dielétricos, com uma resolução de até 10 micrômetros. Essa capacidade possibilita imprimir todas as peças mecânicas, estruturais e elétricas do robô de uma só vez. Também permite a produção em massa de componentes: até oito unidades de microrrobôs idênticas podem ser impressas em uma única tiragem.
Uma importante contribuição da equipe é um novo tipo de atuador de elastômero dielétrico (DEA). Os atuadores são o que fazem os robôs se moverem e, nessa escala, eles precisam ser potentes e leves. Assim, a equipe desenvolveu um atuador híbrido macio e rígido que dobra e flexiona quando um campo elétrico é aplicado. As partes macias proporcionam flexibilidade e deslocamento, enquanto as camadas rígidas guiam e amplificam o movimento. Esse design dá aos microrobôs força e amplitude de movimento suficientes para caminhar pela areia, escalar obstáculos e até mesmo nadar na água.
Os robôs podem ser interligados para unir forças (📷: W. Music et al.)
Diferentes módulos de pé permitem que o robô se adapte a diferentes ambientes. Em terreno plano, ele pode contar com adesão eletrostática para agarrar e deslizar para frente; em superfícies ásperas ou granulares, pés assimétricos proporcionam tração direcional; e na água, um módulo flutuante com membranas permite que o robô flutue e reme.
Os módulos principais expandem ainda mais sua funcionalidade. Uma versão emite sinais de luz para se comunicar com outros robôs, outra detecta objetos que se aproximam para evitar colisões e uma terceira detecta os níveis de luz ambiente. A equipe demonstrou comunicação em tempo actual entre microrobôs, onde um líder equipado com uma cabeça emissora de luz orientava um seguidor a se mover usando sinais ópticos.
Esses robôs não são pequenos nem capazes o suficiente para nadar em nossa corrente sanguínea para fornecer terapias médicas, mas mesmo assim, este equipment de ferramentas modular é um avanço significativo para a área.