Traduzido por Julio Batista
Original de Michelle Starr para o ScienceAlert
Cientistas fizeram um avanço na robótica: um robô metamorfo que pode alternar entre os estados líquido e metálico sólido para navegar em ambientes complexos sem comprometer sua força.
Por poderem ser moles e duros, os pequenos robôs inspirados no pepino-do-mar podem superar as limitações dos robôs que são apenas um ou outro e, portanto, têm o potencial de fornecer maior utilidade em áreas como montagem de eletrônicos e até aplicações médicas.
Os pesquisadores fizeram os robôs navegar por obstáculos, remover ou entregar objetos a um modelo do estômago humano e até se liquefazer para escapar de uma jaula antes de voltar à sua forma humanoide original.
“Dar aos robôs a capacidade de alternar entre os estados líquido e sólido lhes dá mais funcionalidade”, disse o engenheiro Chengfeng Pan, da Universidade Chinesa de Hong Kong, na China.
Existem muitos usos potenciais para pequenos robôs que podem se locomover em lugares muito pequenos ou complicados para humanos gerenciarem com ferramentas típicas, desde trabalhos de reparo meticulosos até entrega de medicamentos direcionados. Mas materiais duros não são os melhores para navegar em espaços confinados ou ângulos apertados, enquanto robôs moles e mais flexíveis tendem a ser fracos e mais difíceis de controlar.
Para encontrar um meio-termo, uma equipe de pesquisadores liderada por Pan e seu colega, Qingyuan Wang, da Universidade Sun Yat-sen, na China, voltou-se para a natureza como fonte de inspiração. Animais como os pepinos-do-mar podem alterar a rigidez de seus tecidos para melhorar a capacidade de carga e limitar os danos físicos, enquanto os polvos podem alterar a rigidez de seus braços para camuflagem, manipulação de objetos e locomoção.
Para projetar um robô capaz de fazer algo semelhante, os pesquisadores precisavam de um material não tóxico que pudesse alternar facilmente entre os estados mole e rígido em temperatura ambiente. Eles se voltaram para o gálio, um metal mole que tem um ponto de fusão de 29,76 graus Celsius à pressão padrão – apenas alguns graus abaixo da temperatura média do corpo humano. Você pode derreter o gálio apenas segurando-o na mão.
Os pesquisadores incorporaram uma matriz de gálio com partículas magnéticas, criando o que eles chamam de “máquina de transição de fase sólido-líquido magnetoativa”.
“As partículas magnéticas aqui têm duas funções”, disse o engenheiro mecânico Carmel Majidi, da Universidade Carnegie Mellon, um dos autores seniores do paper da equipe.
“Uma é que eles tornam o material responsivo a um campo magnético alternado, para que você possa, por indução, aquecer o material e causar a mudança de fase. Mas as partículas magnéticas também dão mobilidade aos robôs e a capacidade de se mover em resposta ao campo magnético.”
Depois de testar para ver se a transição do sólido para o líquido era reversível (e sim, era), os pesquisadores executaram seus pequenos robôs em uma gama de testes. Os robôs podiam pular pequenos fossos, escalar obstáculos e até mesmo se dividir para realizar tarefas cooperativas movendo objetos antes de se recombinar e solidificar.
Eles até fizeram uma pequena versão humanoide – em forma de figura de Lego – derretendo para escapar de uma pequena cela de prisão, vazando pelas grades e se reformando do outro lado em homenagem a uma cena do filme O Exterminador do Futuro 2.
Em seguida, a equipe investigou aplicações práticas. Eles criaram um modelo de estômago humano e fizeram o robô engolir e remover um pequeno objeto contido nele – uma maneira útil, imagina-se, de extrair baterias ingeridas, por exemplo – e depois realizar a operação inversa, entregando um objeto da maneira que a equipe espera que possa entregar medicamentos.
Para reparo de circuitos, os robôs podem navegar e derreter em circuitos para atuar como um condutor e uma solda; e até mesmo atuar como um fixador, escorrendo para os soquetes rosqueados e solidificando, desempenhando a função de um parafuso sem que alguém precise fixá-lo no lugar.
Para aplicações do mundo real, a máquina de transição de fase precisaria de alguns ajustes. Por exemplo, como o corpo humano tem uma temperatura superior ao ponto de fusão do gálio puro, um robô projetado para fins biomédicos poderia ter uma matriz de liga à base de gálio que aumentaria o ponto de fusão, mantendo a funcionalidade.
Isso, disseram os pesquisadores, ainda precisa ser investigado em detalhes.
“O trabalho futuro deve explorar ainda mais como esses robôs podem ser usados dentro de um contexto biomédico”, disse Majidi.
“O que estamos mostrando são apenas demonstrações pontuais, provas de conceito, mas muito mais estudos serão necessários para investigar como isso poderia realmente ser usado para a administração de medicamentos ou para remover objetos estranhos”.
A pesquisa foi publicada na Matter.
