Mini-robôs modelados em insetos podem ser os menores, mais leves e mais rápidos já desenvolvidos

Dois robôs semelhantes a insetos, um mini-bug e um strider aquático, desenvolvidos na Washington State University, são os menores, mais leves e mais rápidos micro-robôs totalmente funcionais já criados.

Esses robôs em miniatura poderão algum dia ser usados ​​para trabalhos em áreas como polinização artificial, busca e salvamento, monitoramento ambiental, microfabricação ou cirurgia assistida por robótica. Relatando seu trabalho nos anais da Conferência Internacional sobre Robôs e Sistemas Inteligentes da IEEE Robotics and Automation Society, o mini-bug pesa oito miligramas, enquanto o strider aquático pesa 55 miligramas. Ambos podem se mover a cerca de seis milímetros por segundo.

“Isso é rápido em comparação com outros microrrobôs nesta escala, embora ainda esteja atrás de seus parentes biológicos”, disse Conor Trygstad, Ph.D. aluno da Faculdade de Engenharia Mecânica e de Materiais e autor principal do trabalho. Uma formiga normalmente pesa até cinco miligramas e pode se mover a quase um metro por segundo.

A chave para os pequenos robôs são seus pequenos atuadores que fazem os robôs se moverem. Trygstad usou uma nova técnica de fabricação para miniaturizar o atuador para menos de um miligrama, o menor já conhecido.

“Os atuadores são os menores e mais rápidos já desenvolvidos para microrobótica”, disse Néstor O. Pérez-Arancibia, Professor Associado Flaherty em Engenharia na Escola de Engenharia Mecânica e de Materiais da WSU que liderou o projeto.

O atuador usa um material chamado liga com memória de forma, que é capaz de mudar de formato quando é aquecido. É chamada de “memória de forma” porque lembra e depois retorna à sua forma original. Ao contrário de um motor típico que moveria um robô, essas ligas não possuem partes móveis ou componentes giratórios.

“Eles são muito sólidos mecanicamente”, disse Trygstad. “O desenvolvimento do atuador muito leve abre novos domínios na microrobótica.”

As ligas com memória de forma geralmente não são usadas para movimentos robóticos em grande escala porque são muito lentas. No caso dos robôs WSU, entretanto, os atuadores são feitos de dois minúsculos fios de liga com memória de formato e 1/1000 de polegada de diâmetro. Com uma pequena quantidade de corrente, os fios podem ser aquecidos e resfriados facilmente, permitindo que os robôs batam as nadadeiras ou movam os pés até 40 vezes por segundo. Em testes preliminares, o atuador também foi capaz de levantar mais de 150 vezes o seu próprio peso.

Em comparação com outras tecnologias utilizadas para fazer os robôs se moverem, a tecnologia SMA também requer apenas uma pequena quantidade de eletricidade ou calor para os fazer mover.

“O sistema SMA requer sistemas muito menos sofisticados para alimentá-los”, disse Trygstad.

Trygstad, um ávido pescador com mosca, há muito observa striders aquáticos e gostaria de estudar mais detalhadamente seus movimentos. Enquanto o robô aquático WSU faz um movimento plano para se mover, o inseto natural faz um movimento de remo mais eficiente com as pernas, o que é uma das razões pelas quais o robô real pode se mover muito mais rápido.

Os pesquisadores gostariam de copiar outro inseto e desenvolver um robô do tipo strider aquático que pudesse se mover tanto na parte superior da superfície da água quanto logo abaixo dela. Eles também estão trabalhando no uso de pequenas baterias ou combustão catalítica para tornar seus robôs totalmente autônomos e livres de fonte de alimentação.