terça-feira, abril 6

Cientistas criam robô sem partes eletrônicas que detecta problemas na água

Engenheiros da Universidade Duke, dos EUA

Este pode ser o primeiro de vários dispositivos autônomos de longo alcance que permitirão monitorar problemas na natureza antes de sua ocorrência. O chamado soft robot foi anunciado em 25 de março e publicado na revista Advanced Intelligent Systems.

Os robôs macios têm ganhado espaço na indústria moderna devido à sua versatilidade. Eles são leves e possuem corpos maleáveis, capazes de manipular objetos mais delicados, como componentes biológicos ou substâncias que poderiam danificar estruturas de metal ou de cerâmica. Isso dá a esses pequeninos a capacidade de flutuar sobre a água ou se embrenhar em espaços mais apertados, nos quais uma estrutura rígida ficaria presa.


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O robô-libélula funciona somente com a pressão do ar (Imagem: Divulgação/Duke University)

A libélula robotizada, neste caso, é feita de silicone e pintada com hidrogel, substância fruto da criação do professor de engenharia biomédica Shyni Varghese. O especialista da Universidade Duke também tem formação em engenharia mecatrônica e cirurgia ortopédica, o que o fez ter a inspiração e o conhecimento necessário para criar o dispositivo voador.

Em 2012, Varghese e integrantes do seu laboratório criaram um tipo de hidrogel que se recupera naturalmente e reage às mudanças no pH em questão de segundos. Qualquer alteração brusca na acidez faz com que a substância forme novas ligações para se adaptar ao novo ambiente, o que evita rachaduras, quebras e inutilização do material.

Depois dessa inovação, os cientistas começaram a pensar em uma utilidade prática para a substância. Varghese então percebeu que a criação tinha a capacidade de funcionar como uma espécie de sensor ambiental autônomo — bastava adicionar algo que pudesse transportar e mensurar os dados coletados.

Protótipos inspirados em insetos

Com a ajuda de Ung Hyun Ko, pós-doutorando que trabalhava no laboratório de Varghese, eles começaram a projetar um soft robot inspirado em uma mosca. Em seguida, elaboraram um protótipo inspirado em uma libélula, que se mostrou mais eficaz devido ao formato do corpo, o qual permitiu o uso de microcanais para controlar a pressão do ar.

Feito em silicone, o inseto robotizado tem 5,7 cm de comprimento e 3,5 cm de envergadura. O formato foi obtido com o despejo do material em um molde de alumínio, que vai ao forno para solidificar. A equipe usou técnicas de litografia para criar os canais internos e conectá-los com tubos de silicone flexível. 

Leve e sem componentes eletrônicos, a “libélula” flua sobre a água (Imagem: Divulgação/Duke University)

Segundo Ung Ko, a maior dificuldade era tornar o DraBot aerodinâmico para atuar em longas distâncias sem nenhum aparelho eletrônico. É claro que não daria simplesmente para jogá-la no ar e deixar a natureza cuidar do resto, por isso era preciso acrescentar um mecanismo de controle para guiá-lo para os locais desejados. 

O robô funciona somente com base no controle da pressão que entra e sai pelo corpo: os microcanais conduzem o ar para as asas dianteiras, de onde escapa por uma série de orifícios apontados diretamente para as asas traseiras. Assim, se as duas asas traseiras estiverem abaixadas, o fluxo de ar é bloqueado e a libélula fica parada; mas, se ambas estiverem levantadas, ela consegue avançar.

Os cientistas projetaram uma espécie de balão para cada asa traseira, sendo possível inflá-los para curvar as asas para cima ou esvaziá-los para direcionar para baixo. O robô consegue subir, descer, andar para a frente e até mudar de direção.

O hidrogel com capacidades autocurativas foi usado para revestir as asas do DraBot, o que permitiu avaliar mudanças no pH da água onde os testes foram realizados. Se a água se torna ácida, a asa dianteira se funde com a traseira do mesmo lado, o que faz com que o robozinho fique rodando em círculos. Quando o pH retorna ao estado normal, o hidrogel volta ao nível anterior e as asas se separam novamente.

Na ponta das asas, há esponjas que conseguem absorver apenas o óleo na superfície da água, mudando de cor imediatamente. Também há materiais que reagem quando a temperatura da água se eleva, o que faz com que a cor delas mude de vermelho para amarelo.

Veja o vídeo para entender melhor:

 

Futuro do DraBot

Os pesquisadores acreditam que esses tipos de medições podem desempenhar um papel importante em um sensor robótico ambiental no futuro. A capacidade de resposta ao pH pode detectar a acidificação da água doce, um sério problema ambiental que afeta o ecossistema fluvial em diversas partes do mundo.

Uso similar ocorreria para a mudança de cor das asas, o que indicaria elevação da temperatura marítima e potenciais eventos desencadeados disto. Daria para prever, por exemplo, sinais da maré vermelha, que dizima milhares de peixes, ou o branqueamento dos corais, responsável por desequilibrar toda a fauna aquática da região.

Mudanças bruscas no pH ou temperatura levam à morte de peixes (Imagem: Oziel Gómez/Pexels)

Em relação ao óleo, o DraBot pode funcionar como um identificador de vazamentos e, assim, prevenir desastres ambientais antes de ocorrer. Dependendo do tamanho do estrago, eles poderiam atuar até como “limpadores” da água ao remover o óleo da superfície.

Os desenvolvedores também planejam melhorar o conceito do robô ao adicionar câmeras sem fio ou sensores diversificados. Uma das ideias é usar técnicas de biologia sintética para gerar energia e garantir um uso prolongado dos pequenos notáveis.

O que acha desta inovação? Parece ter um potencial bastante grande para uso ambiental, não é? Comente.

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