Inspirados por insetos de água, os pesquisadores criam pequenos robôs de natação para usos médicos e ambientais

Inspirados por insetos de água, os pesquisadores criam pequenos robôs de natação para usos médicos e ambientais

Design bioinspirado de um robô de natação de forma autopropulsada. Crédito: Materiais funcionais avançados (2024). Doi: 10.1002/adfm.202413129

Inspirados pelo movimento de insetos que deslizam na superfície da água, os pesquisadores da Universidade de Waterloo projetaram pequenos robôs controlados pela luz, oferecendo possibilidades promissoras de remediação ambiental e aplicações biomédicas. O trabalho deles é publicado em Materiais funcionais avançados.

“Estamos nos movendo em direção a robôs inteligentes e nadar com um comportamento mais autônomo, fazendo com que eles respondam a pistas externas como luz ou campos magnéticos”, disse o Dr. Hamed Shahsavan, professor do Departamento de Engenharia Química e diretor do Smart-Lab .

A equipe de pesquisa foi inspirada na estratégia de movimento dos insetos de Gerridae, comumente conhecida como Striders de água, que liberam produtos químicos através de seus corpos para permitir que eles deslizem na água. Eles também manipulam a superfície da água com as pernas para controlar a direção de seu movimento.

Robôs pequenos feitos para imitar os insetos apresentam elastômeros de cristal líquido, materiais que mudam de forma em resposta à luz e motores químicos à base de proteínas inspirados pela biologia da lula.







Uma demonstração de um robô que não pode controlar seu movimento (esquerda) e um que seja autopropulsionado usando luz. Crédito: Universidade de Waterloo

Quando exposto a pernas ultravioleta (UV) ou visível, as pernas flexíveis nos robôs dobram para cima ou para baixo, alterando a tensão superficial com a água e espelhando como os estriders de água dirigem para avançar, girar ou girar.

Uma proteína retirada dos copos de sucção de lulas fornece um motor para os dispositivos absorvendo e liberando combustível químico.

“Essa combinação de propulsão e controle da direção do movimento é essencial no campo da microbótica”, disse Shahsavan, que colaborou com pesquisadores da Universidade de Michigan. O Dr. Abdon Pena-Francesch e os estudantes de pós-graduação Chuqi Huang e Natalie Pinchin também estavam envolvidos na pesquisa.

“Com nosso design, você pode controlar o movimento do robô sem titros físicos ou motores externos”.







Uma demonstração de como o uso da luz é capaz de “dobrar” a perna do robô. Crédito: Universidade de Waterloo

O desenvolvimento dos pequenos robôs de natação se baseia em trabalhos anteriores liderados por Shahsavan para criar materiais compósitos macios e hidrogel, que incluem nanopartículas sustentáveis ​​de celulose derivadas de plantas, para esse fim.

As aplicações potenciais do mundo real da pesquisa, que foram conduzidas usando folhas bidimensionais, incluem robôs autônomos implantados para limpar microplásticos em corpos de água ou robôs guiados dentro do corpo humano para realizar procedimentos médicos altamente especializados.

Trabalhos futuros se concentrarão na criação de robôs tridimensionais capazes de navegar tanto na superfície quanto na água. Os pesquisadores também estão explorando outros métodos de propulsão, como campos magnéticos, para expandir as capacidades de seus robôs.

“Estamos lançando a base para uma nova geração de microbots”, disse Shahsavan. “Com um desenvolvimento adicional, esses robôs inteligentes de natação podem navegar autonomamente em ambientes”.

Mais informações:
Chuqi Huang et al. Materiais funcionais avançados (2024). Doi: 10.1002/adfm.202413129

Fornecido pela Universidade de Waterloo

Citação: Inspirado por insetos aquáticos, os pesquisadores criam pequenos robôs de natação para usos médicos e ambientais (2025, 30 de janeiro) recuperados em 30 de janeiro de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-01-bugs-tiny-robots-medical-ervirnal .html

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