Robôs do tamanho de um grão de arroz podem ajudar no combate a doenças

Pesquisadores da Nanyang Technological University (NTU), em Singapura, criaram robôs milimétricos que podem ser controlados por campos magnéticos. Eles foram desenvolvidos com micropartículas imantadas em polímeros biocompatíveis e programados para executar movimentos variados, seguindo os comandos de um operador externo.

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Esses robôs possuem uma habilidade melhorada para se mover com seis graus de liberdade (DoF), movimentos de translação e rotação desenvolvidos ao longo dos três eixos espaciais conhecidos como ângulos de rolamento, arremesso e guinada. Tais capacidades proporcionam uma mobilidade muito maior às peças milimétricas.

Controlados por campos magnéticos, os bots podem girar 43 vezes mais rápido do que modelos anteriores. Além disso, o uso de materiais macios faz com que eles sejam capazes de “nadar” como uma água-viva ou pegar e soltar objetos em miniatura com habilidades mecânicas mais precisas.

"Com a compreensão total da física desses robôs em miniatura é possível controlar com precisão seus movimentos. Além disso, ao magnetizar esses robôs conseguimos produzir torques de 51 a 297 vezes maiores do que em outros dispositivos existentes. Isso representa um avanço para a robótica de pequena escala", explica o professor da Escola de Engenharia Mecânica e Aeroespacial, Lum Guo Zhan, autor principal do estudo.

Aplicações

Um fator crucial para o desenvolvimento desses robôs foi a descoberta de um vetor evasivo dos campos magnéticos, utilizado para aprimorar a manipulação sobre essas máquinas. Com isso, os bots em miniatura podem ser controlados remotamente para o uso em aplicações mais complexas.

Do tamanho de um grão de arroz, eles podem levar medicamentos até locais dentro do corpo humano atualmente inacessíveis, garantindo um tratamento mais eficiente e menos invasivo. Além disso, os robôs poderiam ser usados em novos procedimentos cirúrgicos em órgãos vitais difíceis de alcançar, como o cérebro e outras regiões do crânio.

"Além da cirurgia, nossos robôs também podem ser valiosos em aplicações biomédicas, como a montagem de dispositivos lab-on-chip que podem ser usados ​​para diagnósticos clínicos mais precisos, integrando vários processos laboratoriais em um único chip", afirmam os alunos de engenharia Xu Changyu e Yang Zilin, coautores da pesquisa.

Adaptáveis

Para demonstrar a capacidade dos robôs, os pesquisadores criaram um protótipo inspirado em uma água-viva capaz de nadar rapidamente, passar por frestas apertadas e vencer barreiras em ambientes aquosos. O bot também alcançou uma velocidade de rotação de 173 graus por segundo, valor muito maior do que os quatro graus atingidos por robôs convencionais.

Com um outro modelo em forma de garra, os cientistas conseguiram montar uma estrutura 3D em forma de Y em menos de cinco minutos, 20 vezes mais rápido do que outros robôs em miniatura já existentes que não são fabricados com polímeros biocompatíveis, nem controlados por campos magnéticos.

Essas características fazem com que os dispositivos criados na NTU também possam ser utilizados em micro fábricas para construir dispositivos avançados em microescala, como nanorobôs de alta complexidade capazes de desempenhar funções específicas em ambientes perigosos e hostis.

Fonte: NTU