Locomoção multimodal e transporte de carga de microrobôs macios quadrúpedes acionados magneticamente

Recentemente, uma equipe de pesquisa do Instituto de Tecnologia Avançada de Shenzhen, Academia Chinesa de Ciências, propôs um microrrobô biônico de película fina e quadrúpede acionado por campos magnéticos com massa de apenas 41 mg, que promete ser aplicado em exames e tratamentos estomacais. Os pesquisadores perceberam o controle de locomoção multimodal do microrrobô macio em campos magnéticos e a preensão e transporte de microobjetos pelo microrobô macio.

O novo artigo, publicado em Sistemas ciborgues e biônicosdetalha o processo de fabricação do microrobô e o processo de magnetização, apresenta o mecanismo de locomoção e transporte de carga do microrobô e demonstra o microrobô transportando várias microesferas de diferentes locais para a posição de destino.

Os microrobôs sem amarras receberam muita atenção por seu potencial em aplicações biomédicas e micromanipulação em pequena escala. “Devido ao fato de que os campos magnéticos são inofensivos para células e tecidos biológicos, os campos magnéticos são amplamente utilizados para acionar microrrobôs para aplicações biomédicas”, explicou o autor do estudo Tiantian Xu, professor do Instituto de Tecnologia Avançada de Shenzhen, Academia Chinesa de Ciências.

Inspirados por criaturas inteligentes da natureza, os pesquisadores projetaram e fabricaram um novo microrobô de filme fino quadrúpede sem amarras, composto por 4 pernas magnéticas macias com perfis magnetizados especiais e um corpo de filme não magnético. O robô com estrutura simples foi fabricado pela tecnologia de desmoldagem e os moldes foram produzidos pelo processo de impressão 3D de alta precisão.

De acordo com os pesquisadores, usando diferentes campos magnéticos atuantes, o microrrobô foi capaz de alcançar locomoção multimodal, incluindo viagens retas e rolagem. Ao gerar um campo magnético cônico, o microrrobô pode mover alternadamente suas pernas para conseguir andar em uma superfície plana, assim como a marcha de um quadrúpede.

O microrobô quadrúpede não apenas possui modos de movimento múltiplos estáveis ​​e controle de direção flexível, mas também pode se mover em uma variedade de ambientes de obstáculos complexos. O microrrobô pode percorrer 3 níveis de degraus, cada um com 1 mm de altura. Além disso, o microrobô quadrúpede pode se mover no fundo do modelo de estômago cheio de sulcos.

O robô pode caminhar sobre alguns obstáculos baixos com aproximadamente 2,2 mm de altura. Quando a altura do obstáculo for maior, a vantagem de o microrobô ter locomoção multimodal vai aparecer. Nesse caso, o microrrobô pode alternar para o modo de rolamento para atravessar o obstáculo.

O microrobô quadrúpede não só possui excelente capacidade de passagem de obstáculos, mas também excelente capacidade de agarrar cargas. A magnitude da componente do campo magnético na direção lateral do corpo do microrrobô permite o ajuste da distância entre as pernas traseiras do microrobô, o que possibilita a preensão e liberação da carga.

Os pesquisadores conseguiram controlar o microrobô transportando 2 esferas-alvo em posições diferentes para o local-alvo especificado, o que realmente verifica a capacidade de segurar e transportar a carga. Quanto à capacidade de carga, resultados experimentais mostram que o microrrobô consegue agarrar e transportar objetos com até 3 vezes o seu próprio peso.

Diferente dos robôs macios com fio existentes que foram usados ​​no campo médico, o microrobô macio quadrúpede proposto pelo Instituto de Tecnologia Avançada de Shenzhen tem melhor capacidade de movimento, capacidade de cruzamento de obstáculos e capacidade de transporte de alvo devido à vantagem da locomoção multimodal.

Olhando para o futuro, o Prof. Xu disse que espera-se que o microrobô macio quadrúpede seja aplicado ao exame e tratamento do estômago. E eles continuarão a otimizar o design do microrobô para um movimento mais eficiente e melhores recursos de preensão.

Fornecido pela Imprensa do Instituto de Tecnologia de Pequim