Pesquisadores Desenvolvem Primeiros Robôs Microscópicos Capazes de “Andar”

Em uma quebra de paradigma no campo da robótica, pesquisadores criaram os primeiros robôs microscópicos capazes de ser controlados por meio de componentes semicondutores incorporados. Os robôs são capazes de “andar” com apenas sinais eletrônicos padrão.

Os robôs microscópicos têm o tamanho de um paramecium e servirão como base para futuros projetos. Alguns deles podem incluir versões complexas com inteligência baseada em silício, a produção em massa desses robôs e versões capazes de se mover através de tecidos e sangue humanos.

O trabalho foi uma colaboração liderada pela Universidade Cornell, que incluiu Itai Cohen, professor de física. Outros membros da equipe incluíram Paul McEuen, o professor John A. Newman de Ciência Física, bem como Marc Miskin, professor assistente da Universidade da Pensilvânia.

Seu trabalho foi publicado em 26 de agosto na Nature, intitulado “Robôs Microscópicos Integrados Eletronicamente, Produzidos em Massa.”

Projetos Nanoscale Anteriores

Os robôs microscópicos recém-desenvolvidos foram construídos com base em trabalhos anteriores realizados por Cohen e McEuen. Alguns de seus projetos nanoscale anteriores envolveram sensores microscópicos e máquinas de origami baseadas em grafeno. 

Os novos robôs microscópicos têm aproximadamente 5 micrômetros de espessura, 40 micrômetros de largura e entre 40 a 70 micrômetros de comprimento. Um micrômetro é apenas um milionésimo de metro. 

Cada robô tem um circuito simples feito de fotovoltaicos de silício e quatro atuadores eletroquímicos. Os fotovoltaicos de silício atuam como o torso e o cérebro, enquanto os atuadores eletroquímicos atuam como as pernas.

Controle dos Robôs Microscópicos

Para controlar os robôs, os pesquisadores emitem pulsos de laser em diferentes fotovoltaicos, com cada um composto por um conjunto separado de pernas. Os robôs são capazes de andar quando o laser é alternado para frente e para trás entre os fotovoltaicos dianteiros e traseiros.

Os robôs operam apenas com uma baixa voltagem de 200 milivolts e consomem apenas 10 nanowatts de potência. O material é forte para um objeto tão pequeno e pode ser fabricado em paralelo, pois é construído com processos litográficos padrão. Em um wafer de silício de quatro polegadas, podem ser fabricados cerca de 1 milhão de robôs.

A equipe agora está estudando como tornar os robôs mais poderosos por meio de eletrônica e computação embarcada. 

É possível que versões futuras de microrobôs possam atuar em enxames e completar tarefas como reestruturar materiais, suturar vasos sanguíneos ou ser enviados ao cérebro humano. 

“Controlar um robô minúsculo é talvez o mais perto que você pode chegar de se diminuir. Acho que máquinas como essas nos levarão a todos os tipos de mundos incríveis que são muito pequenos para serem vistos,” disse Miskin.

“Essa quebra de paradigma na pesquisa fornece uma oportunidade científica emocionante para investigar novas questões relevantes para a física da matéria ativa e pode, no final, levar a materiais robóticos futuristas,” disse Sam Stanton. 

Stanton é gerente de programa para o Army Research Office, que apoiou a pesquisa de robôs microscópicos. 

Um vídeo de Itai Cohen explicando a tecnologia pode ser encontrado aqui.