Insetos com pés em forma de asa inspiram robôs aquáticos muito rápidos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 29/08/2025

A estrutura na extremidade dos pés do inseto das ondas fica entre um remo e uma hélice, que abre e fecha no contato com a água.
[Imagem: Victor M. Ortega-Jimenez et al. - 10.1126/science.adv2792]

Pés com hélices

Existem vários insetos que deslizam sobre a superfície da água, dos quais os mais conhecidos são os alfaiates (família Gerridae) e os pequenos alfaiates (família Rhagovelia), também conhecidos como insetos das ondas.

Estes últimos são muito interessantes porque, além de explorar a tensão superficial da água para se manterem na superfície, eles não apenas deslizam, eles possuem uma espécie de mecanismo de propulsão. As patas dos Rhagovelia possuem leques de cerdas hidrofóbicas que se abrem quando a pata é pressionada contra a água, funcionando como uma espécie de "hélice" que dá aos insetos um impulso forte, quase como um pequeno motor, permitindo que eles se movam rapidamente e até mesmo subam a correnteza.

Victor Jimenez e colegas da Coreia do Sul e dos EUA conseguiram agora reproduzir esses propulsores de modo sintético, criando uma versão robótica que incorpora autênticas "ventoinhas" elastocapilares para replicar a agilidade dos insetos, sem exigir consumo extra de energia.

Mas antes a equipe teve que mergulhar na biologia e na anatomia dos insetos. E eles descobriram que, diferentemente do que os cientistas acreditavam até agora, que as ventoinhas dos Rhagovelia dependiam apenas de músculos, na verdade essas hélices biológicas se transformam passivamente usando tensão superficial e forças elásticas.

"Observar pela primeira vez um leque isolado expandindo-se passivamente quase instantaneamente ao entrar em contato com uma gota d'água foi algo totalmente inesperado," disse Jimenez, atualmente na Universidade da Califórnia de Berkeley.

Esse mecanismo passivo permite ao inseto fazer curvas fechadas em apenas 50 milissegundos e atingir velocidades de até 120 movimentos corporais por segundo, equivalentes aos de insetos voadores. Não dava para não tentar copiar para uso em robôs.

Estrutura do microrrobô aquático.
[Imagem: Victor M. Ortega-Jimenez et al. - 10.1126/science.adv2792]

Desvendando a biologia e depois copiando

Projetar um robô do tamanho de um inseto foi um desafio até que colegas coreanos de Jimenez, da Universidade Ajou, usaram microscopia eletrônica de alta resolução para decodificar a estrutura em leque dos pés dos insetos.

"Inicialmente, projetamos vários tipos de ventoinhas em formato cilíndrico... Após inúmeras tentativas, superamos esse desafio projetando um ventilador em formato de fita plana. Finalmente, descobrimos que o ventilador Rhagovelia realmente possui uma microarquitetura de fita plana, o que não havia sido relatado anteriormente," contou o professor Dongjin Kim, da Universidade de Ajou.

Essa descoberta levou à criação do "Rhagobot", um robô do tamanho de um inseto, pesando um miligrama e equipado com ventoinhas autotransformadoras - elas mudam de formato autonomamente - capazes de aumentar o impulso, a frenagem e a capacidade de manobra.

"Nossas ventoinhas robóticas se autotransformam usando apenas as forças da superfície da água e geometria flexível, assim como seus equivalentes biológicos. É uma forma de inteligência mecânica incorporada, refinada pela natureza ao longo de milhões de anos de evolução," disse o professor Je-Sung Koh.

Processo de fabricação da ventoinha biomimética.
[Imagem: Victor M. Ortega-Jimenez et al. - 10.1126/science.adv2792]

Biomecânica única

As "hélices" dos insetos das ondas combinam rigidez durante a propulsão e colapso da estrutura durante a fase de recuperação do movimento. Esse movimento ritmado cria vórtices complexos na água, assemelhando-se ao bater de asas, gerando uma propulsão muito rápida.

"É como se os Rhagovelia tivessem pequenas asas presas às pernas, como o deus grego Hermes," comentou Jimenez.

Isso é muito melhor do que qualquer coisa já feita na robótica de pequena escala. E essa capacidade poderá ser explorada em projetos onde a turbulência vence as máquinas convencionais - os Rhagovelia enfrentam diariamente as correntezas turbulentas em busca de alimento e para fugir dos predadores.

"Ao projetar robôs de pequena escala, é importante levar em conta o ambiente específico em que eles irão operar. O Rhagobot, por exemplo, pode viajar rapidamente ao longo de um riacho graças à sua estrutura de ventilador inteligente, que é alimentada pela tensão superficial e forças de arrasto," disse o professor Koh.

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