Supermúsculo artificial prepara robô-inseto para polinização

Redação do Site Inovação Tecnológica - 18/01/2022

Além da polinização, pequenos robôs poderão ser úteis em tarefas de busca e salvamento.
[Imagem: Kevin Chen]

Supermúsculos artificiais

Uma nova técnica de microfabricação pode viabilizar a criação dos tão esperados microrrobôs aéreos para polinização de lavouras e áreas de recuperação vegetal.

O avanço está na fabricação de atuadores macios, de alta resistência e que funcionam com baixa tensão, mas oferecem uma elevada densidade de energia, tornando-os uma espécie de "supermúsculo artificial" para movimentar microrrobôs aéreos que voam batendo as asas.

Zhijian Ren e seus colegas do MIT demonstraram o potencial desses atuadores macios e flexíveis usando-os para criar minúsculos drones cujo voo lembra muito o dos insetos nos quais eles se inspiram.

Os atuadores são como músculos artificiais, que batem rapidamente as asas do robô, tornando-o capaz de carregar 80% mais carga do que qualquer outro robô do mesmo tamanho, além de operarem com uma tensão 75% menor, o que diminui as exigências das baterias que os alimentam.

Graças a essas melhoras, cada microrrobô é capaz de carregar cerca de três vezes o seu próprio peso.

"Isso abre muitas oportunidades no futuro para fazermos a transição para colocar eletrônica de potência no microrrobô. As pessoas tendem a pensar que os robôs macios não são tão capazes quanto os robôs rígidos. Nós demonstramos que esse robô, pesando menos de um grama, voa por mais tempo com o menor erro durante um voo pairado. A mensagem para levar para casa é que robôs macios podem superar o desempenho dos robôs rígidos," disse o professor Kevin Chen, coordenador da equipe.

Estrutura do microrrobô macio, aqui ainda na primeira versão que conseguiu voar.
[Imagem: Kevin Yufeng Chen]

Asa biomimética

O grande trunfo da nova técnica de fabricação dos músculos artificiais está em fazê-los com menos defeitos, o que aumenta drasticamente a vida útil dos componentes e aumenta o desempenho e a carga útil do robô.

Esses atuadores semelhantes a músculos são feitos de camadas de elastômero que são colocadas entre dois eletrodos muito finos e depois enroladas para formar um cilindro. Quando a tensão é aplicada ao atuador, os eletrodos comprimem o elastômero e essa tensão mecânica é usada para bater a asa - nesta nova versão, o robô tem quatro conjuntos de asas.

Quanto mais área de superfície o atuador tiver, menos tensão será necessária para acioná-los. Contudo, à medida que as camadas de elastômero ficam mais finas, elas se tornam mais instáveis.

Agora, a equipe conseguiu um recorde, ao criar um atuador com 20 camadas, cada uma delas com 10 micrômetros de espessura, o que é mais ou menos o diâmetro de um glóbulo vermelho do nosso sangue. É claro que, para isso, eles precisaram reinventar todo o equipamento de fabricação, bem como a sequência de execução de cada uma das etapas, de forma a garantir a integridade de cada camada.

"Dois anos atrás, criamos o atuador mais potente e ele mal conseguia voar. Começamos a nos perguntar: Robôs macios podem competir com robôs rígidos? Observamos um defeito após o outro, então continuamos trabalhando e resolvemos um problema de fabricação após o outro, e agora o desempenho do atuador macio está atendendo às expectativas," disse Chen.

O protótipo conseguiu fazer voos pairados com duração de 20 segundos, ainda insuficiente para pensar em fazer polinização em uma série de flores, mas a equipe adianta que já está trabalhando em uma série de outras etapas, que deverão ser melhoradas em um futuro próximo - uma das metas envolve reduzir a espessura das camadas em 10 vezes, fazendo-as com apenas 1 micrômetro cada.

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