Engenheiros Desenvolvem Robô Sem Eletrônica Que Pode Monitorar Condições de Água

Uma equipe de engenheiros da Universidade de Duke desenvolveu um novo robô macio sem eletrônica que pode desempenhar um grande papel no monitoramento de condições ambientais no futuro. O robô tem a forma de uma libélula e pode deslizar sobre a água enquanto reage a condições ambientais como pH, temperatura e presença de óleo.

A nova demonstração de princípio foi detalhada na revista Advanced Intelligent Systems em 25 de março.

Os robôs macios continuam a avançar e melhorar, e estão crescendo em importância devido à sua versatilidade. Eles são capazes de lidar com objetos delicados como tecidos biológicos e podem caber em espaços mais apertados em comparação com outros robôs rígidos.

Shyni Varghee, a responsável pela ideia, é professora de engenharia biomédica, engenharia mecânica e ciência de materiais, e cirurgia ortopédica na Duke.

Vardham Kumas é um estudante de doutorado no laboratório de Varghese e autor principal do artigo.

“Eu recebi um e-mail de Shyni do aeroporto dizendo que ela tinha uma ideia para um robô macio que usa um hidrogel auto-curativo que seu grupo havia inventado no passado para reagir e se mover de forma autônoma”, disse Kumar. “Mas essa foi a extensão do e-mail, e eu não ouvi mais dela por dias. Então, a ideia ficou um pouco parada até que eu tivesse tempo livre para perseguir, e Shyni disse para ir em frente.”

Hidrogel Auto-Curativo

Em 2012, o laboratório de Varghese desenvolveu um hidrogel auto-curativo capaz de reagir a mudanças de pH em apenas segundos. Uma mudança na acidez faz com que novas ligações sejam formadas no hidrogel, e isso pode ser revertido quando o pH retorna ao nível original.

Parte da nova ideia de Varghese foi usar o hidrogel em um robô macio para permitir que ele viaje sobre a água enquanto detecta mudanças de pH em diferentes lugares. Ela procurou uma maneira de o laboratório criar esse tipo de robô que atua como um sensor ambiental autônomo.

Acompanhada por Ung Hyun Ko, um fellow pós-doutorado no laboratório de Varghese, Kumar projetou um robô macio baseado em uma mosca. Após várias tentativas, a equipe decidiu pela forma de uma libélula, e foi projetado com uma rede de microcanais internos que permitem que ele seja controlado por pressão de ar.

O corpo do robô macio tem cerca de 5,7 cm de comprimento, e sua envergadura é de 3,6 cm. Ele foi criado despejando silicone em um molde de alumínio antes de ser assado. A litografia macia foi usada para criar canais internos que foram conectados com tubos de silicone.

https://www.youtube.com/watch?v=bTjZQMvagJ8&t=2s

DraBot

O robô macio resultante foi chamado de DraBot.

“Fazer com que o DraBot respondesse à pressão de ar sobre longas distâncias usando apenas auto-atuadores sem eletrônica foi difícil”, disse Ko. “Essa foi definitivamente a parte mais desafiadora.”

O DraBot controla a pressão de ar que entra em suas asas, e microcanais então transportam o ar para as asas dianteiras. Ele então escapa por furos que são apontados diretamente para as asas traseiras. O DraBot não se move se o fluxo de ar for bloqueado por ambas as asas traseiras estarem abaixadas. No entanto, se ambas as asas estiverem levantadas, ele se move para frente.

A equipe também desenvolveu atuadores de balão para dar mais controle, e eles estão localizados sob cada uma das asas traseiras perto do corpo do robô. Quando esses são inflados, a asa se curva para cima, e os pesquisadores podem controlar para onde o robô vai alterando quais asas estão levantadas ou abaixadas.

“Nós estávamos felizes quando conseguimos controlar o DraBot, mas ele é baseado em coisas vivas”, disse Kumar. “E coisas vivas não apenas se movem por conta própria, elas reagem ao seu ambiente.”

A equipe utilizou o hidrogel auto-curativo pintando um conjunto de asas com ele, o que fez com que o DraBot respondesse a mudanças no pH da água. Se for muito ácido, a asa dianteira de um lado se funde com a asa traseira, fazendo com que o robô gire em um círculo em vez de ir em linha reta. Depois que o pH retorna ao nível normal, o hidrogel reverte e as asas se separam novamente, permitindo que o DraBot se torne totalmente responsivo a comandos.

Os pesquisadores também adicionaram materiais responsivos à temperatura, o que permite que o DraBot deslize sobre a água e absorva óleo com esponjas. A cor das esponjas muda dependendo da cor do óleo, e quando a água está muito quente, as asas do robô mudam de cor também.

Os novos desenvolvimentos podem ajudar a combater problemas ambientais no futuro. Por exemplo, um robô como esse pode detectar a acidificação de água doce, que afeta várias regiões geologicamente sensíveis. Ele também pode ajudar a detectar vazamentos de óleo precocemente ou detectar sinais precoces de maré vermelha e branqueamento de corais.