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Pesquisadores da Universidade da Pensilvânia e da Universidade de Michigan apresentaram os menores robôs autônomos já construídos: máquinas de 200 por 300 por 50 micrômetros, pequenas demais para serem vistas a olho nu, que percebem o ambiente, processam a informação e se deslocam sem receber comando de fora. Os resultados foram publicados nas revistas científicas Science Robotics e PNAS e divulgados em dezembro.
O número que mede o salto é outro: são dez mil vezes menores que os robôs autônomos fabricados até agora. Com isso, a equipe fecha um problema que estava aberto havia quatro décadas — encolher, ao mesmo tempo, o corpo, a energia e a capacidade de programação de uma máquina.
Conseguimos criar robôs 10 mil vezes menores que os autônomos tradicionais
A afirmação é de Marc Miskin, um dos líderes do projeto.
O tamanho, traduzido para uma régua comum
Micrômetro é a milésima parte do milímetro. Os 200 por 300 por 50 micrômetros correspondem, então, a 0,2 por 0,3 por 0,05 milímetro — menos que um grão de sal, e por isso fora do alcance da vista.
O que torna o resultado diferente de outras miniaturas não é a medida, e sim a palavra autônomo. Em robótica ela tem sentido estrito: o aparelho precisa sentir o ambiente, tratar o dado e se mover por conta própria. Um objeto microscópico que apenas se desloca não cumpre o requisito — sem sensor e sem processamento, é uma partícula em movimento, não um robô.
Sem roda, sem engrenagem, sem motor
A locomoção não usa nenhuma peça móvel. O deslocamento vem da eletrocinética: campos elétricos gerados pelo próprio robô põem em movimento os íons do líquido em volta, e esses íons empurram a água. A reação a esse empurrão é o que faz o robô avançar. Na prática, ele nada numa corrente que ele mesmo ajuda a criar.
Isso resolve um impasse mecânico. Rodas, eixos e engrenagens dependem de peças que se encaixam e deslizam, e encolher esse conjunto até a escala do micrômetro esbarra em atrito e desgaste. Ao trocar a peça móvel por um efeito elétrico no fluido, o projeto simplesmente elimina a parte que não podia ser reduzida.
75 nanowatts: o gargalo não era o corpo, era o consumo
Cada unidade opera com 75 nanowatts — o nanowatt é a bilionésima parte do watt, e a potência resultante fica milhares de vezes abaixo da de um relógio inteligente. Esse é o ponto que segurava a miniaturização: reduzir a carcaça é uma coisa; fazer caber energia, sensor e computação no mesmo espaço é outra.
A saída veio pelo lado do software. A equipe da Universidade de Michigan redesenhou o conjunto de instruções do computador de bordo e condensou rotinas de controle inteiras em um único comando, de modo que cada operação custe menos energia para ser executada.
O acionamento e a programação chegam por pulsos de luz. Como cada robô tem um endereço próprio, o mesmo feixe consegue falar com uma unidade específica no meio de um conjunto — é esse detalhe que permite coordenar grupos em vez de comandar um aparelho por vez.
Uma dança no lugar do visor
Os robôs medem temperatura com precisão de um terço de grau Celsius. A parte incomum é como o dado sai de dentro deles: não há tela, nem sinal emitido. O robô altera o padrão do próprio movimento, e quem observa lê a medição nesse deslocamento — uma dança comparada pelos pesquisadores ao comportamento das abelhas.
A velocidade anunciada é de um comprimento corporal por segundo. Na maior dimensão do aparelho, 300 micrômetros, isso equivale a 0,3 milímetro por segundo. Devagar para a escala humana, suficiente para atravessar um ambiente microscópico.
Três outras características mudam o que dá para fazer com eles:
- Duração: sobrevivem por meses em operação contínua.
- Trabalho em grupo: operam em conjuntos coordenados, e não isolados.
- Custo: o valor anunciado é de um centavo por unidade, o que muda a conta — em vez de um equipamento caro a ser recuperado, passa a fazer sentido soltar muitos e não reaver nenhum.
As aplicações que os pesquisadores apontam
A lista divulgada com os estudos é de usos potenciais, isto é, caminhos considerados viáveis a partir do que foi demonstrado, e não resultados já obtidos:
- monitoramento de saúde de células individuais;
- exploração de ambientes microscópicos;
- construção de estruturas em microescala;
- sistemas de diagnóstico de alta precisão;
- robôs que navegam dentro de fluidos biológicos.
Os próximos passos citados pela equipe são acoplar novos sensores, criar outros modos de locomoção e chegar a ambientes dentro do corpo humano. Para os pesquisadores, com sensor, propulsão e processamento funcionando nesse tamanho, a fronteira entre biologia e robótica começa a se dissolver.
Este é apenas o primeiro capítulo
A avaliação é de Miskin.
