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Microrrobôs no formato de roda não circular se movimentam melhor

Engenharia 360
por Kamila Jessie
| 01/10/2019 2 min

Microrrobôs no formato de roda não circular se movimentam melhor

por Kamila Jessie | 01/10/2019
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Os microrrobôs podem ter várias aplicações úteis, principalmente em ambientes biomédicos e biomédicas. Por exemplo, devido ao seu tamanho pequeno, essas pequenas máquinas podem ser inseridas no corpo humano, permitindo que os médicos realizem remotamente exames ou procedimentos cirúrgicos em regiões de difícil acesso do corpo.

Microrrobôs
Imagem: Science Robotics.

Dificuldade de locomoção de microbots em canais in vivo:

Desenvolver abordagens que permitam a locomoção eficaz de microrrobôs em contextos médicos, no entanto, é uma tarefa desafiadora devido a padrões no fluxo de fluidos dentro do corpo humano. Para superar essa dificuldade, estudos anteriores propuseram o uso de máquinas em forma de roda que podem rolar em superfícies, pois sua estrutura permite propulsão aprimorada e velocidades de translação mais rápidas. (Veja design robótico inspirado em água-viva aqui).

Apesar da promessa, os resultados da pesquisa sugerem que esses robôs não se movem bem em superfícies planas e geralmente escorregam. Em um novo estudo interessante apresentado na Science Robotics, uma equipe multidisciplinar de pesquisadores, incluindo engenheiros da Colorado School of Mines e da University of Colorado Denver propuseram uma nova abordagem que poderia ajudar a melhorar a locomoção dos microrrobôs em superfícies molhadas.

A inspiração da equipe de acadêmicos veio da matemática por trás de estradas e rodas, aplicando esses cálculos a pequenos robôs em forma de roda. Eles descobriram que alterações específicas na topografia (ou seja, características físicas) da “microroad” (tradução livre: “microestrada”) em que o robô está operando permitem que as rodinhas robóticas atinjam velocidades muito mais altas.

Imagem: Science Robotics.

Os pesquisadores observaram que solavancos periódicos na podem melhorar a tração entre as minúsculas rodas e as paredes próximas, enquanto em superfícies planas molhadas, as rodas tendem a escorregar. Portanto, estradas mais irregulares resultam em um padrão de locomoção composto por rotações com escorregões e deslizes. Isso aumenta significativamente a velocidade de translação das rodas, com os robôs se movendo até quatro vezes mais rápido do que em superfícies planas.

Rodas robóticas que não são redondas:

Rodas de formato e tamanho específicos se encaixam perfeitamente nas estradas. Enquanto uma roda redonda e uma estrada plana coincidem, rodas não redondas combinam superfícies com solavancos específicos na estrada. Colocar rodas quadradas em um carro pode parecer contra-intuitivo e ineficiente, mas confirma essa ideia do match entre superfície e roda. Como “pavimentar” ideal adequadamente as superfícies nas quais os microbots operam (por exemplo, um vaso sanguíneo) seria impraticável, resta um projeto de roda não circular.

O diferencial deste estudo é que os cientistas revelaram a importante interação hidrodinâmica entre esses microbots em forma de roda e superfícies não-lisas e mais realistas, enquanto a maioria dos trabalhos na literatura se concentrou principalmente na propulsão do microrrobô em superfícies planas.

Um objetivo final é desenvolver rodas que correspondam melhor às superfícies in vivo, levando a terapias mais rápidas em doenças nas quais o tratamento deve ser administrado rapidamente, por exemplo.

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Kamila Jessie

Engenheira ambiental e sanitarista, MSc. e atualmente doutoranda em Engenharia Hidráulica e Saneamento pela Universidade de São Paulo. http://orcid.org/0000-0002-6881-4217

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