Robôs-folhas
A robótica aquática tem grande potencial para auxiliar no monitoramento ambiental, em ações de busca e salvamento e na remoção de poluentes em lagos, rios e até no mar.
No entanto, pequenos robôs de superfície ainda são difíceis de construir porque ficam grandes, as baterias são pesadas e é difícil controlá-los com precisão. As abordagens convencionais de atuadores, utilizando piezoeletricidade, magnetismo ou ligas com memória de forma, tiveram apenas sucesso parcial, visto que muitos projetos exigem alimentação por cabos ou sacrificam a adaptabilidade.
A natureza oferece soluções melhores: Os besouros, por exemplo, liberam líquidos com baixa tensão superficial para se moverem rapidamente sobre a água. Esse princípio, conhecido como efeito Marangoni, parece ser um caminho melhor para alcançar uma propulsão eficiente em termos de combustível.
Yexi Zhou e colegas das universidades de Macau e Huazhong, na China, apresentaram agora robôs inspirados em folhas, para que eles possam simplesmente flutuar, mas impulsionados por um motor Marangoni.
Utilizando etanol como combustível, eletrônica híbrida flexível e um projeto biomimético, os robôs em escala centimétrica alcançam mobilidade silenciosa e energeticamente eficiente, além de adaptabilidade ambiental. As demonstrações incluíram desvio de obstáculos, coleta de poluentes e transmissão de vídeo em tempo real, comprovando seu potencial para monitoramento externo de longo prazo e futuras aplicações em robótica ambiental e aquática.
Motor Marangoni
O motor Marangoni programável é a principal inovação a bordo desses robôs aquáticos, que são leves o suficiente para flutuar, como as folhas caídas nas quais foram inspirados.
O etanol armazenado em pequenas câmaras é liberado com precisão através de canais semelhantes a veias, gerando gradientes de tensão superficial que impulsionam o robô para frente. Esse projeto melhora a eficiência de combustível em 3,5 vezes, com apenas 1,2 mL de etanol permitindo cobrir uma distância de aproximadamente 5 metros, ou quase quatro minutos de funcionamento contínuo.
O motor Marangoni deu uma agilidade inusitada aos robôs, que realizam curvas em U, rotações e trajetórias pré-definidas, incluindo uma trajetória em forma de borboleta guiada por pontos de laser, demonstrando um controle programável. Os componentes eletrônicos compactos e flexíveis também permitem controle sem fio, resposta autônoma e comunicação rápida em um raio de 50 metros.
A integração com minicâmeras ou sensores digitais permite a transmissão de vídeo em tempo real e o monitoramento ambiental de longo prazo, como o registro da intensidade da luz e da temperatura do ar por períodos prolongados, exemplificam os pesquisadores.
“Nossos robôs aquáticos inspirados em folhas demonstram como a biomimética e materiais avançados podem superar os desafios de longa data da robótica aquática,” disse professor Junwen Zhong. “Ao combinar a propulsão programável de Marangoni com eletrônica flexível, alcançamos controle preciso e multifuncionalidade em robôs aquáticos sem fio. É importante ressaltar que o movimento silencioso e a camuflagem natural abrem possibilidades para o monitoramento ambiental discreto. Acreditamos que essa abordagem representa não apenas um avanço tecnológico, mas também um modelo para futuros projetos de sistemas robóticos inteligentes, adaptáveis e ecointegrados, operando em diversos ambientes aquáticos.”
Bibliografia:
Artigo: Bio-inspired and programmable Marangoni motor for highly maneuverable and adaptable S-aquabots
Autores: Yexi Zhou, Xiao Guan, Dazhe Zhao, Kaijun Zhang, YongAn Huang, Junwen Zhong
Revista: eScience
DOI: 10.1016/j.esci.2024.100335