Sensores, motores, processadores, pinças, sistemas de comunicação — estes são apenas alguns dos componentes que compõem um robô típico. Cada um desses componentes opera de forma independente e os desenvolvedores devem trabalhar duro para misturar as capacidades de cada um para fazer uma unidade completa e funcional. Isso é muito diferente de como os sistemas biológicos funcionam. No mundo pure, as funções sensoriais e motoras são fortemente integradas e constantemente fornecem suggestions uma à outra.
Receptores mecânicos, térmicos, de dor e outros dentro da pele reúnem todos os tipos de informações táteis, que servem para otimizar os movimentos dos músculos e também aumentar a consciência e a cognição. Por causa desses sistemas notáveis e sua forte integração, você e eu somos muito mais ágeis e adaptáveis do que um robô grande e desajeitado. Por mais que tentemos, não conseguimos desenvolver sistemas artificiais que possam dar aos organismos biológicos uma corrida pelo seu dinheiro.
O design do materials foi inspirado no mundo pure (📷: L. Zhang et al.)
Então, se não podemos vencê-los, por que não copiá-los? Essa é a abordagem adotada por uma equipe de pesquisadores da Universidade da Carolina do Norte em Chapel Hill. Eles desenvolveram duas camadas robôs macios que simulam a função tanto da pele quanto do tecido muscular. As camadas são firmemente integradas, o que lhes permite sentir e responder de forma rápida e autônoma a uma ampla gama de estímulos fisiológicos. Além disso, o design fino e flexível dos robôs permite que eles vão aonde nenhum robô foi antes.
A camada superior do robô, que foi projetada para simular a pele, é feita de um materials de polímero macio. Incorporados a essa camada estão vários componentes — sensores e estimuladores — que permitem que a pele sinta o ambiente e desencadeie respostas na segunda camada. Essa segunda camada age como tecido muscular. Ela é composta de um hidrogel termicamente responsivo que é capaz de se contrair ou dobrar quando aquecido. O controle de temperatura é fornecido por estimuladores, como aquecedores elétricos, que estão localizados na pele. Esses estimuladores são ativados quando as medições do sensor cruzam algum limite.
O design dos tecidos artificiais pode ser usado para criar uma variedade de robôs. Um robô construído pela equipe tinha seis braços e parecia uma estrela do mar, enquanto outro period apenas uma fita simples.
Um projeto de robô usado nos experimentos (📷: L. Zhang et al.)
Como esses robôs são macios, flexíveis e biocompatíveis, usá-los em implantes médicos pode ser benéfico. Então, os pesquisadores prepararam algumas demonstrações para mostrar o que é possível com esses pequenos robôs. Em um caso, um robô de quatro braços foi preso a um balão que estava cheio com diferentes volumes de água. Foi demonstrado que o robô poderia, com sensores de tensão, detectar o quantity de água que estava presente. Quando esse quantity atingisse um certo ponto, a estimulação elétrica poderia ser fornecida. Este modelo sugere que um robô desse tipo poderia ser útil no tratamento de certos tipos de disfunção da bexiga.
Testes posteriores mostraram que robôs semelhantes poderiam medir a pressão arterial ou administrar medicamentos no trato gastrointestinal com base no nível de acidez detectado. No experimento mais realista, a equipe implantou robôs nos corações de camundongos. Foi demonstrado que esse dispositivo period capaz não apenas de medir a atividade do coração, mas também de fornecer estimulação que poderia restaurar um batimento regular.
No momento, os pesquisadores estão trabalhando para refinar sua tecnologia e torná-la ainda mais parecida com sistemas biológicos reais. Depois disso, eles pretendem fazer mais experimentos em modelos animais antes de finalmente — eles esperam — testá-la em estudos humanos.