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Microrrobôs no formato de roda não circular se movimentam melhor

por Kamila Jessie | 01/10/2019

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).

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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.

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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

Doutoranda e mestre em Engenharia Hidráulica e Saneamento pela Universidade de São Paulo, é formada em Engenharia Ambiental e Sanitária.