Método inspirado na borboleta para o movimento da asa de robôs funciona sem eletrônicos ou baterias

Pesquisadores da Universidade Técnica de Darmstadt e do Helmholtz Center Dresden-Rossendorf desenvolveram asas de robô flexíveis que são movidas por campos magnéticos. Inspirados pela eficiência e adaptabilidade das asas da borboleta monarca, eles permitem movimentos precisos sem eletrônicos ou baterias.

Esse desenvolvimento bio-inspirado pode mudar fundamentalmente o monitoramento ambiental, operações de resgate e aplicações biomédicas.

As borboletas monarcas são conhecidas por sua excelente resistência e adaptabilidade. Todos os anos, eles cobrem milhares de quilômetros em suas migrações entre o Canadá e o México. A chave para esse feita está em suas asas únicas, que permitem que os insetos voem com eficiência energética através de uma combinação de movimento ativo e flexão passiva.

Essas propriedades serviram de inspiração para o desenvolvimento das asas robóticas magneticamente orientadas.

A equipe, liderada pelo professor Oliver Gutfleisch (Instituto de Ciência dos Materiais em Tu Darmstadt) e Dr. Denys Makarov (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf), construiu asas de um plástico flexível no qual partículas magnéticas foram incorporadas. Campos magnéticos externos fazem com que essas partículas se movam, fazendo com que as asas se dobrem e imite os movimentos do vôo da borboleta.

O processo de desenvolvimento foi desafiador: doze projetos de asa diferentes foram produzidos inicialmente usando a impressão 3D. Alguns projetos continham estruturas de veias que foram modeladas nas veias naturais das borboletas monarcas. O objetivo era usar uma combinação de análises e experimentos de elementos finitos para descobrir como esses padrões afetam a manobrabilidade e a eficiência das asas.

Os resultados foram publicados na revista Sistemas Inteligentes Avançados. Eles mostram que asas maiores com estruturas de veias são particularmente adaptáveis, duradouras e mais fáceis de dobrar.

“O maior desafio foi imprimir estruturas ultrafinas e flexíveis que também são robustas o suficiente para suportar as cargas”, explica Kilian Schäfer, um dos principais autores do estudo.

Vários campos de aplicação

Existem muitas aplicações em potencial para as asas magnéticas. No setor ambiental, por exemplo, robôs “alados” podem ser usados ​​para monitorar populações de polinizadores ou para estudos de qualidade do ar.

Como as asas permitem um design pequeno e com eficiência energética, esses robôs seriam ideais para viajar para áreas de desastre, por exemplo, onde poderiam ser usadas para procurar e resgatar pessoas.

O estudo se concentrou no desenvolvimento de asas magnéticas flexíveis que funcionam sem componentes eletrônicos. No entanto, a nova abordagem também pode ser aplicada a outros robôs que mudam de forma. Por exemplo, a tecnologia recém -desenvolvida abre possibilidades de medicina: robôs leves com movimentos com precisão podem ser usados ​​em cirurgia minimamente invasiva, por exemplo, para operações em tecido sensível.

Além disso, os princípios da robótica bio-inspirada podem ser usados ​​no desenvolvimento de músculos artificiais ou materiais inteligentes que podem mudar sua forma conforme necessário.

Mais pesquisas são necessárias antes que a nova tecnologia possa ser usada.

“As asas atuais ainda exigem campos magnéticos externos, mas desenvolvimentos futuros podem integrar geradores de campo magnético miniaturizado para permitir que movimentos autônomos”, explica Muhammad Bilal Khan, também líder autor do estudo.

A equipe deseja investigar como as modificações no campo magnético permitem o controle complexo de movimentos e rotas de vôo.