Pequenos robôs viram células de materiais inteligentes que imitam a vida

Rob?tica

Redação do Site Inovação Tecnológica - 26/03/2025

Mat?ria rob?tica

Em termos de fazer pequenos dispositivos individuais simples se reunirem para agir como um s?, as op??es v?o da mat?ria ativa ? rob?tica de enxame.

Mas agora tamb?m ? poss?vel escolher um caminho do meio, obtendo o melhor das duas coisas.

"N?s descobrimos uma maneira de os rob?s se comportarem mais como um material," disse Matthew Devlin, da Universidade da Calif?rnia de Santa B?rbara.

A equipe criou um coletivo composto por rob?s aut?nomos individuais em forma de disco, dotados de ranhuras e ?m?s externos, para que possam se encaixar uns nos outros. Os rob?s individuais s?o ent?o programados para se montarem em v?rias formas, cada uma com diferentes resist?ncias materiais.

O interesse da equipe ? criar um material rob?tico que seja r?gido e forte, mas capaz de fluir quando uma nova forma se faz necess?ria. "Materiais rob?ticos devem ser capazes de tomar uma forma e mant?-la, mas tamb?m devem ser capazes de fluir seletivamente para uma nova forma," explicou o professor Elliot Hawkes.

A inspira??o foi retirada dos embri?es. "Os tecidos embrion?rios vivos s?o os materiais inteligentes definitivos. Eles t?m a capacidade de se automoldar, se autocurar e at? mesmo controlar sua resist?ncia material no espa?o e no tempo. Para esculpir um embri?o, as c?lulas nos tecidos podem alternar entre os estados fluido e s?lido; um fen?meno conhecido na f?sica como transi??es de rigidez," detalhou Otger Camp?s, da Universidade Tecnol?gica de Dresden, na Alemanha.

Rob?tica imitando a biologia

Durante o desenvolvimento de um embri?o, as c?lulas t?m a capacidade de se organizarem umas em torno das outras, transformando o organismo de uma massa de c?lulas indiferenciadas em uma cole??o de formas discretas - como m?os e p?s - e de v?rias consist?ncias, como ossos e c?rebro.

Os pesquisadores se concentraram em imitar tr?s processos biol?gicos por tr?s dessas transi??es de rigidez: As for?as ativas que as c?lulas em desenvolvimento aplicam umas ?s outras, permitindo que elas se movam; a sinaliza??o bioqu?mica, que permite que essas c?lulas coordenem seus movimentos no espa?o e no tempo; e sua capacidade de aderir umas ?s outras, o que, em ?ltima an?lise, d? a rigidez da forma final do organismo.

A ades?o c?lula a c?lula foi obtida nos rob?s usando pequenos ?m?s no per?metro externo. For?as adicionais entre as c?lulas foram imitadas por for?as tangenciais entre as unidades rob?ticas, usando oito engrenagens motorizadas ao longo do exterior circular de cada rob?.

A seguir, foi necess?rio fazer os rob?s individuais se comunicarem, imitando a sinaliza??o bioqu?mica das c?lulas. "Cada c?lula 'conhece' sua cabe?a e sua cauda, ent?o ela sabe para que lado apertar e aplicar for?as," explicou Hawkes. Dessa forma, o coletivo de c?lulas consegue mudar o formato do tecido, como quando elas se alinham uma ao lado da outra e alongam o corpo.

Nos rob?s, isso foi feito usando sensores de luz dotados de filtros polarizados. Quando a luz incide sobre esses sensores, a polariza??o da luz diz a eles em qual dire??o girar suas engrenagens e, portanto, como mudar de formato. "Voc? pode simplesmente dizer a todos de uma vez, sob um campo de luz constante, em qual dire??o voc? quer que eles sigam, e todos podem se alinhar e fazer o que precisarem fazer," detalhou Devlin.

Coisa de fic??o cient?fica

Modulando as tr?s for?as entre os rob?s, os pesquisadores demonstraram ser poss?vel fazer reconfigura??es em coletivos completamente travados e r?gidos, permitindo que eles se remodelem. A introdu??o de for?as din?micas entre as unidades superou o desafio de transformar coletivos rob?ticos r?gidos em materiais rob?ticos male?veis, imitando os tecidos embrion?rios vivos.

O resultado ? um grupo de rob?s que pode ser controlado para agir como um material inteligente: Se??es do grupo podem ativar for?as din?micas entre os rob?s para "fluidificar" o coletivo, ou os rob?s podem simplesmente se segurar uns aos outros para criar um material r?gido. Modular esses comportamentos no grupo de rob?s ao longo do tempo permitiu que os pesquisadores criassem materiais rob?ticos que suportam cargas pesadas, mas tamb?m podem remodelar, manipular objetos e at? mesmo se autorreparar.

Atualmente, o grupo rob?tico de prova de conceito compreende um pequeno conjunto de 20 unidades relativamente grandes, mas simula??es de computador indicam que o sistema pode ser dimensionado para n?meros maiores de unidades miniaturizadas. Isso poder? permitir o desenvolvimento de materiais rob?ticos compostos por milhares de unidades, que possam assumir formas variadas e ajustar suas caracter?sticas f?sicas ? vontade, mudando o conceito de objetos que temos hoje.

Al?m de aplica??es na rob?tica, essa "rob?tica viva" permitir? o estudo da mat?ria ativa na f?sica ou o comportamento coletivo na biologia. E combinar esses conjuntos rob?ticos com estrat?gias de aprendizado de m?quina poder? criar capacidades nos materiais rob?ticos hoje s? imaginados pela fic??o cient?fica, garante a equipe.

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