Um micromotor preciso o suficiente para microcirurgias

Redação do Site Inovação Tecnológica - 09/02/2026

O atuador do tipo gruda-desliza já foi testado em um instrumento cirúrgico compatível com ressonância magnética, mostrando-se adequado para as cirurgias.
[Imagem: Dunfa Long et al. - 10.34133/cbsystems.0424]

Gruda e desliza

Engenheiros desenvolvem um novo atuador de alta precisão que já nasce talhado para acionar os minúsculos instrumentos médicos usados nas cirurgias robóticas, incluindo as microcirurgias.

Quando se necessita de movimentos pequenos e precisos, a escolha natural são os atuadores piezoelétricos, equipamentos que transformam energia elétrica em movimento mecânico com grande eficiência. Juntamente com sua rapidez e tamanho compacto, isto os tornou componentes essenciais na fabricação de nanoestruturas e na microrrobótica.

No entanto, eles são tipicamente "motores lineares", apresentando um alcance de movimento naturalmente muito curto.

Para superar essa limitação, a indústria utiliza mecanismos do tipo grudar-deslizar (stick-slip), o movimento intermitente que ocorre quando dois objetos deslizam um sobre o outro, devido à diferença entre o atrito estático (maior) e o atrito dinâmico/cinético (menor).

Funciona, mas esses projetos sofrem com a falta de simetria, o que significa que o robô ou ferramenta vai se mover de forma diferente para frente e para trás, apresentando solavancos ou variações de velocidade que comprometem a repetibilidade e a precisão em tarefas críticas, como as cirurgias robotizadas.

Esquema do sistema gruda-desliza (stick-slip).
[Imagem: Dunfa Long et al. - 10.34133/cbsystems.0424]

Atuador linear piezoelétrico

É aí que entra o novo atuador piezoelétrico baseado em um "princípio de acionamento por rolamento", criado por Dunfa Long e colegas do Instituto de Tecnologia de Pequim, na China, que se revelou capaz de realizar movimentos bidirecionais extremamente consistentes e suaves.

A inovação baseia-se em um mecanismo de ligação de quatro barras e uma estrutura trapezoidal isósceles flexível. Inspirado no sistema de cremalheira e pinhão, como os usados nas colunas de direção dos automóveis, o atuador utiliza uma superfície curva para manter um contato de rolamento puro com o controle deslizante.

Diferente de modelos anteriores, que exigiam múltiplos elementos piezoelétricos e ajustes manuais complexos, a nova arquitetura utiliza apenas um único cristal cerâmico piezoelétrico - este é o elemento atuador, já que um material piezoelétrico converte um pulso elétrico em um deslocamento mecânico, o que permite um controle muito preciso de cada movimento.

O novo atuador linear utiliza uma estrutura flexível simétrica que elimina falhas comuns de precisão: A geometria simétrica garante que a força de contato permaneça constante durante todo o ciclo de movimento, resultando em uma trajetória linear quase perfeita.

Projeto e protótipo do sistema atuador piezoelétrico completo.
[Imagem: Dunfa Long et al. - 10.34133/cbsystems.0424]

Bom na prática

Em testes de alta frequência, o dispositivo alcançou coeficientes de linearidade de 0,99999, o que indica um movimento extremamente fluido e livre de flutuações bruscas, o que o torna perfeito para atender às exigências rigorosas de controle impostas por instrumentos cirúrgicos delicados.

Isto não significa que o atuador seja fraco ou lento. O protótipo manteve um desempenho estável tanto em baixas quanto em altas frequências, suportando cargas de até 1,2 kg. Em velocidades elevadas, ele atingiu cerca de 37 mm/s com uma diferença mínima de consistência entre os sentidos de direção (7,54% de variação).

A demonstração final veio com o desenvolvimento de um instrumento microcirúrgico compatível com ambientes de ressonância magnética. O protótipo foi validado em experimentos de corte, demonstrando que a tecnologia pode ser integrada a ferramentas cirúrgicas robóticas para procedimentos minimamente invasivos, onde a suavidade do movimento é vital para a segurança do paciente.

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