Um robô microscópico completo
Pesquisadores das universidades da Pensilvânia e de Michigan, nos Estados Unidos, desenvolveram os menores robôs autônomos do mundo, tão pequenos que não podem ser vistos a olho nu. Eles têm entre 200 e 300 micrômetros de altura e cerca de 50 micrômetros de largura. Para se ter uma ideia, eles conseguem se equilibrar nas cristas de uma impressão digital humana. Apesar de seu tamanho diminuto, esses microrrobôs são bem equipados: possuem sensores, um sistema de propulsão, processadores internos e até uma fonte de energia própria. Ao contrário de outras soluções em microescala, não precisam de fios, baterias externas, campos magnéticos ou controle remoto para funcionar.
Energia solar e autonomia prolongada
Esses robôs se mantêm funcionando graças a minúsculos painéis solares que estão integrados a eles. Esses painéis geram cerca de 75 nanowatts de energia, suficiente para mantê-los ativos por meses. Isso é possível devido a circuitos eletrônicos que consomem bem pouco. A produção de cada unidade é super barata, custando aproximadamente um centavo de dólar. Isso torna a fabricação em larga escala bem viável. Para o grupo de pesquisa, esse fator é chave para futuras aplicações que precisam de muitos microrrobôs atuando ao mesmo tempo.
Um desafio cientifico antigo
A miniaturização da eletrônica avançou muito nos últimos anos, mas a robótica enfrentava um problema grande: a criação de máquinas funcionais menores que um milímetro. Essa dificuldade persistiu por cerca de 40 anos. Em escalas microscópicas, a física muda de jogo. Forças como a gravidade e a inércia se tornam menos relevantes, enquanto a viscosidade e o arrasto ganham destaque. Por causa disso, mecanismos tradicionais, como rodas e pernas, comuns em robôs maiores, não funcionam.
Locomoção com campos elétricos
Para resolver essas limitações, a equipe desenvolveu um sistema de propulsão sem partes móveis. Os microrrobôs criam campos elétricos que movimentam íons no líquido ao redor. Esse movimento gera uma corrente que empurra o robô, fazendo com que ele “nade” no ambiente microscópico. Com esse método, eles se movem de forma precisa e eficiente, até em grupos coordenados, parecendo cardumes. Os robôs podem se deslocar a velocidades de até um comprimento corporal por segundo e são bem duráveis, já que não têm partes mecânicas que se desgastam.
Processamento em escala extrema
A autonomia desses microrrobôs só foi possível graças aos menores computadores já criados, desenvolvidos pelo laboratório da Universidade de Michigan. Para trabalhar com uma energia tão limitadinha, seus circuitos foram feitos para operar em tensões muito baixas. Além disso, os pesquisadores tiveram que reinventar como os programas são armazenados e executados, compactando instruções complexas em comandos menores que cabem na memória microscópica disponível.
Sensores e comunicação por movimento
Os microrrobôs conseguem medir variações de temperatura com uma precisão de até um terço de grau Celsius. Isso lhes permite se deslocar em direção a áreas mais quentes ou monitorar mudanças de temperatura no ambiente.
Para passar essas informações, eles fazem uma sequência de movimentos que parece uma dança microscópica. Com microscópios equipados com câmeras, os cientistas podem decifrar essas informações, usando um método inspirado na comunicação das abelhas.
Aplicações futuras na medicina e na indústria
De acordo com os pesquisadores, essa é apenas a primeira geração dessa tecnologia. As próximas versões devem incluir novos sensores e serem capazes de executar programas mais complexos em ambientes ainda mais desafiadores.
As principais possibilidades de uso incluem monitoramento de células individuais, diagnóstico médico na microescala, inspeção de estruturas microscópicas e auxílio na fabricação de dispositivos super pequenos na indústria. Para os cientistas que participaram do projeto, a criação desses microrrobôs estabelece uma base tecnológica nova, com possibilidades ainda sendo exploradas.
