Cérebros Eletrônicos Permitem que Microrobôs Inteligentes Caminhem

Uma equipe de pesquisadores da Universidade Cornell instalou “cérebros” eletrônicos em robôs movidos a energia solar que medem apenas 100 a 250 micrômetros de tamanho, permitindo que eles caminhem autonomamente sem controle externo.

O novo artigo de pesquisa intitulado “Microscopic Robots with Onboard Digital Control,” foi publicado em Science Robotics.

Grupos de pesquisadores já desenvolveram máquinas microscópicas que têm a capacidade de rastejar, nadar, se dobrar e mais. No entanto, fios eram sempre usados para gerar movimento e fornecer corrente elétrica, ou feixes laser tinham que ser focados em locais específicos dos robôs.

Itai Cohen é professor de física.

“Antes, literalmente tínhamos que manipular essas ‘cordas’ para obter qualquer tipo de resposta do robô,” diz o professor Cohen. “Mas agora temos esses ‘cérebros’ a bordo, é como tirar as cordas do marionete. É como quando Pinóquio ganha consciência.”

Os novos desenvolvimentos podem ajudar a iniciar uma nova geração de dispositivos microscópicos que podem fazer coisas como rastrear bactérias, identificar substâncias químicas, combater poluentes e muito mais.

A equipe incluiu pesquisadores dos laboratórios de Cohen, Alyosha Maoinar, professor associado de engenharia elétrica e computação; e Paul McEuen, professor de ciência física. O autor principal do artigo é o pesquisador pós-doutoral Michael Reynolds.

O que são os “Cérebros” Eletrônicos

O “cérebro” eletrônico sobre o qual a equipe está falando é um circuito de relógio de metal-óxido-semicondutor complementar (CMOS) que consiste em mil transistores e uma matriz de diodos, resistores e capacitores. Com o circuito CMOS integrado, um sinal pode ser gerado para produzir uma série de frequências de onda quadrada deslocadas de fase que definem a marcha do robô. As pernas do robô são atuadores baseados em platina, e tanto o circuito quanto as pernas são alimentados por fotovoltaicos.

“Eventualmente, a capacidade de comunicar um comando permitirá que demos instruções ao robô, e o ‘cérebro’ interno descobrirá como executá-las,” disse Cohen. “Então estamos tendo uma conversa com o robô. O robô pode nos dizer algo sobre seu ambiente, e então podemos reagir dizendo: ‘OK, vá até lá e tente descobrir o que está acontecendo.’”

Robôs de escala macro que têm eletrônica CMOS a bordo são cerca de 10.000 vezes maiores do que este robô recém-desenvolvido, que também pode caminhar a velocidades mais rápidas do que 10 micrômetros por segundo.

O processo de fabricação inovador desenvolvido pela equipe levou a uma plataforma que pode ajudar outros pesquisadores a equipar robôs microscópicos com seus próprios aplicativos, que podem incluir detectores de substâncias químicas ou “olhos” fotovoltaicos que ajudam os robôs a navegar detectando mudanças de luz.

“Isso nos permite imaginar robôs microscópicos realmente complexos e funcionais com um alto grau de programabilidade, integrados não apenas com atuadores, mas também com sensores,” disse Reynolds. “Estamos animados com as aplicações em medicina — algo que possa se mover em tecidos e identificar células boas e matar células ruins — e na remediação ambiental, como se tivéssemos um robô que soubesse como quebrar poluentes ou detectar um químico perigoso e se livrar dele.”