Um novo tipo de robô oco do tamanho de uma ervilha pode rolar, virar e pular para navegar pelos arredores. Ele pode fazer a transição de superfícies secas para poças de líquido com facilidade, tornando-o totalmente anfíbio. Sua capacidade de usar diferentes tipos de movimento em vários ambientes – ao transportar uma carga – o diferencia de outras máquinas pequenas, a maioria das quais só pode se mover de uma única maneira. A versatilidade do novo bot também o torna excepcionalmente apto a atravessar, ultrapassar e contornar obstáculos. Um dia, seu pequeno tamanho e multifuncionalidade podem permitir que ele navegue pelo ambiente complexo de um corpo humano e entregue uma carga útil direcionada de medicamentos a um paciente em necessidade.
A capacidade do robô de superar obstáculos físicos decorre de um design único: dobrado em um arranjo de origami chamado padrão Kresling e coberto com um ímã. O padrão Kresling parece uma série de triângulos retângulos empilhados envolvendo a barriga do robô, fazendo com que pareça um cilindro sulcado e levemente esmagado. As cristas também lhe dão uma forma de hélice que o ajuda a se mover através do líquido. “O que realmente queríamos ver é se poderíamos integrar os recursos geométricos com a dobrabilidade do design do origami para obter uma navegação eficaz do [robot] e também usar seu mecanismo de dobrabilidade para entrega de medicamentos”, diz Renee Zhao, professora assistente de engenharia mecânica da Universidade de Stanford. Ela e seus colegas descreva o robô em um artigo publicado na terça-feira Natureza Comunicações.
Um pequeno orifício em uma extremidade oferece acesso ao centro oco do robô, que pode conter uma pequena carga útil: um objeto ou algum líquido. Um ímã na outra extremidade permite que a máquina seja controlada sem fio – tudo o que o operador precisa é de seu próprio ímã. O tipo de campo magnético que os pesquisadores usaram é semelhante ao tipo gerado por uma máquina de ressonância magnética (MRI), explica Zhao. “Acho que uma estratégia seria desenvolver esse robô para ser compatível com o sistema de ressonância magnética”, diz ela, para controlá-lo enquanto o paciente está na máquina de imagem. Desenvolver um novo tipo de dispositivo que possa gerar e manipular o tipo correto de campo magnético também é uma opção, acrescenta Zhao, mas seria necessário incorporar imagens médicas como uma máquina de ressonância magnética faz para rastrear a localização do robô dentro do corpo.
Algumas versões do novo robô têm um segundo ímã no lado oposto de sua estrutura cilíndrica macia. Isso torna o bot bombeável. Um operador que controla o campo magnético gera uma pequena quantidade de força rotacional entre os ímãs, que comprime o corpo de plástico fino do robô. Fazer isso repetidamente pode bombear líquido da barriga do robô para seus arredores.
O dispositivo pode fazer mais do que entregar cargas líquidas. Sua forma semelhante a uma hélice significa que um operador pode fazê-lo girar aplicando um campo magnético rotativo – e, assim, empurrá-lo através de líquidos. Essa rotação também gera sucção suficiente para puxar objetos para dentro da barriga oca do robô. E enquanto nada, o movimento giratório mantém a carga sugada dentro. Quando o robô chega ao seu destino, o operador pode parar a rotação e o bot irá despejar tudo o que pegou. Isso permite a entrega de pequenas cargas sólidas para locais de destino.
Em teoria, esse processo poderia transportar medicamentos líquidos ou sólidos diretamente para locais específicos do corpo – possivelmente no trato digestivo, por exemplo. O robô foi projetado com materiais macios o suficiente para evitar danos aos tecidos, diz Zhao. Até o ímã é mole, ela aponta. A equipe fez isso incorporando pequenas contas de vidro e nanopartículas de metal em plástico flexível. Os pesquisadores demonstraram que o robô pode manobrar através do ambiente seco do estômago de um porco vazio, bem como de um cheio de líquido. Eles controlavam a trajetória geral do robô, mas não havia necessidade de dizer a ele como manobrar em torno de pequenos obstáculos: o campo magnético dizia para ele se mover em uma determinada direção e ele rolava, tombava ou executava qualquer outro movimento necessário para percorrer esse caminho. . Se o robô encontrasse um obstáculo maior, seu operador poderia aumentar brevemente a força do campo magnético para fazer o bot pular. Se caísse em uma poça profunda de líquido, o operador poderia alterar o campo magnético para que o dispositivo nadasse.
Essa multifuncionalidade em um robô de design tão simples surpreendeu Siyi Xu, engenheiro de robótica do Harvard Microrobotics Laboratory, que não esteve envolvido no novo estudo. “É muito interessante vê-los alcançar muitas dessas habilidades em um [design],” ela diz. Xu acrescenta que muitos pequenos robôs semelhantes só se especializam em um tipo de movimento, seja andar, rastejar, nadar ou voar.
O novo design de origami mais adequado pode ser como um modelo para futuros pequenos robôs, diz Zhao. Isso pode abrir mais aplicativos. “Essas funcionalidades não se limitam a uma doença específica ou a uma aplicação específica”, diz ela. Ela e seu laboratório estão agora considerando como esses robôs podem ser ainda menores e capazes de viajar na corrente sanguínea. Bots um pouco maiores podem carregar câmeras minúsculas ou fórceps, o que seria útil para procedimentos médicos minimamente invasivos. Zhao planeja continuar explorando dispositivos semelhantes, adicionando ainda mais recursos a esses microrrobôs, mantendo sua simplicidade de design.
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