Tecnologia Científica

Um robô de pixel magnético macio que pode ser programado para assumir diferentes formas
No futuro, robôs macios magnéticos em microescala podem ser implementados em uma variedade de configurações; por exemplo, ajudar humanos a monitorar o meio ambiente ou a realizar procedimentos biomédicos remotamente.
Por Ingrid Fadelli - 20/11/2021


Crédito: Zhao et al.

Robôs magnéticos macios são sistemas que podem mudar de forma ou realizar diferentes ações quando um campo magnético é aplicado a eles. Esses robôs têm inúmeras características vantajosas, incluindo uma unidade sem fio, alta flexibilidade e durabilidade infinita.

No futuro, robôs macios magnéticos em microescala podem ser implementados em uma variedade de configurações; por exemplo, ajudar humanos a monitorar o meio ambiente ou a realizar procedimentos biomédicos remotamente. A maioria dos sistemas desenvolvidos até agora, entretanto, só pode completar tarefas simples e assumir um número limitado de formas.

Pesquisadores da Academia Chinesa de Ciências desenvolveram recentemente uma nova técnica para criar robôs macios magnéticos programáveis ​​com forma. Esta técnica, descrita em um artigo pré-publicado no arXiv e apresentado na conferência CCIR2021, permitiu que eles criassem um novo robô baseado em pixels magnéticos que podem mudar de forma e realizar uma variedade de ações ou tarefas.

"Quer sejam baseados em materiais magnéticos macios ou duros, o processo de magnetização da maioria dos robôs macios é acoplado ao seu processo de fabricação ", disse Ran Zhao, um dos pesquisadores que realizou o estudo. "Em outras palavras, os robôs não podem realizar a reconfiguração de funções por meio de programas como os robôs tradicionais com unidades de controle. Isso significa que os robôs macios magnéticos têm um longo caminho a percorrer antes de poderem ser aplicados em configurações do mundo real."

A nova abordagem introduzida por Zhao e seus colegas permite a criação de robôs macios magnéticos que podem ser programados repetidamente. O princípio fundamental por trás dessa abordagem é envolver as partículas magnéticas usadas para fabricar os robôs em materiais de transição de fase.

"Ao alterar a temperatura, podemos 'escrever' e 'apagar' perfis de magnetização repetidamente, conforme necessário", explicou Zhao. "Usando nossa abordagem, fabricamos um robô magnético macio reprogramável. Ao alterar o perfil de magnetização no elastômero, o robô pode produzir diferentes ações de resposta."

Crédito: Zhao et al.

O robô criado por Zhao e seus colegas é composto por pixels magnéticos, partículas contendo um metal líquido e um ímã de neodímio (NdFeB), além de uma matriz elástica feita de silício. Os pesquisadores magnetizaram cada um dos pixels magnéticos individualmente, usando um processo conhecido como aquecimento assistido por laser.
 
"As ações e funções de resposta de nosso robô flexível podem ser reconfiguradas por programação", disse Zhao. "Podemos usar um único pixel ou vários pixels como um perfil de magnetização independente; portanto, a escala do nosso robô pode abranger uma grande variedade. Ao adicionar dobradiças de flexão entre os pixels magnéticos, fazemos com que o robô macio tenha uma função de endurecimento única."

O robô criado pelos pesquisadores pode manter uma forma fixa, simplesmente mudando para o modo de 'corpo rígido'. Além disso, sua magnetização e rigidez podem ser facilmente programadas.

"A técnica que criamos permite que nosso robô macio magnético reconfigure suas funções e alterne livremente entre a forma flexível e a rígida, de modo a atender às necessidades de diferentes tarefas", disse Zhao. O robô magnético macio tem uma certa 'inteligência, "portanto, a gama de tarefas que pode executar foi bastante aumentada."

No futuro, a técnica de codificação magnética poderá ser usada para criar robôs magnéticos suaves. Zhao e seus colegas já demonstraram seu potencial usando-o para criar vários robôs macios magnéticos baseados em uma estrutura de origami.

Seu trabalho destaca a viabilidade da fabricação de robôs magnéticos, reutilizáveis ​​e macios em grande escala. Esses robôs podem ser particularmente úteis para aplicações de monitoramento ambiental, transporte de drogas e amostragem in vivo.

"Como uma próxima etapa, vamos reduzir ainda mais o tamanho do robô e tentar projetar uma estrutura 3D", acrescentou Zhao. "Acreditamos que o desenvolvimento da tecnologia universal ajudará a tornar o micro robô magnético macio de laboratório para aplicação comercial o mais rápido possível."

 

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