Pesquisadores dos Estados Unidos revelaram robôs microscópicos equipados com computador funcional, sensores e sistema próprio de propulsão. Esses robôs têm o tamanho de um grão de sal e operam de forma totalmente autônoma.

As equipes da Universidade da Pensilvânia e da Universidade de Michigan criaram unidades com cerca de 200 por 300 por 50 micrômetros. Além disso, elas podem nadar em líquidos, detectar temperatura, reagir a estímulos e funcionar por meses. Cada dispositivo custa aproximadamente um centavo, o que amplia a possibilidade de produção em larga escala.

“Conseguimos reduzir o tamanho dos robôs autônomos em 10.000 vezes”, disse Marc Miskin, professor assistente da Escola de Engenharia da Universidade da Pensilvânia, ao 
Science Daily . “Isso abre uma escala completamente nova para robôs programáveis.”

Microrrobôs com computador completo e autonomia inédita

Os cientistas integraram um computador minúsculo, sensores e painéis solares capazes de captar energia de luz LED. Assim, cada robô toma decisões básicas sem fios ou controle remoto. Segundo Marc Miskin, da Penn Engineering, a tecnologia reduz em até dez mil vezes o tamanho dos robôs autônomos criados até agora.

A pesquisa superou desafios que limitavam projetos submilimétricos havia décadas. No entanto, a física em escalas microscópicas impede o uso de partes móveis tradicionais. Portanto, os pesquisadores desenvolveram um sistema de propulsão baseado na movimentação de íons ao redor do robô, eliminando a necessidade de componentes frágeis.

Uma sequência de imagens em timelapse projetadas das trajetórias de partículas traçadoras próximas a um robô composto por três motores interligados. (Crédito: Lucas Hanson e William Reinhardt, Universidade da Pensilvânia)

Energia eficiente e circuitos ultrarreduzidos

Graças a eletrodos resistentes, os robôs podem ser movidos entre amostras com micropipetas sem danos. Além disso, contam com painéis solares microscópicos capazes de fornecer 75 nanowatts. Para tornar isso possível, engenheiros da Universidade de Michigan criaram circuitos que operam com voltagens muito baixas, reduzindo o consumo energético em mais de mil vezes.

Os cientistas também desenvolveram um software otimizado que comprime instruções extensas em comandos curtos. Assim, o sistema cabe nas memórias reduzidas desses dispositivos. O resultado se torna o primeiro robô submilimétrico a unir processador, sensor e memória em uma única estrutura funcional.

Essas unidades detectam temperatura com precisão de um terço de grau Celsius e movem-se em direção a áreas mais quentes. Para enviar informações aos pesquisadores, realizam movimentos codificados que lembram a comunicação de abelhas observada ao microscópio. Essa estratégia garante monitoramento contínuo sem a necessidade de emissores complexos.

Programação por luz e movimentos coordenados

A programação ocorre por pulsos de luz que também energizam os robôs. Cada unidade possui um endereço próprio, permitindo receber instruções individuais. Além disso, podem agir em grupo, formando padrões coordenados semelhantes a cardumes e alcançando velocidades de até um comprimento corporal por segundo.

A plataforma atual aceita novos sensores e capacidade de armazenamento ampliada. Portanto, futuras versões podem operar em ambientes mais complexos. Como o design utiliza componentes escaláveis, a fabricação continua econômica e viável em grandes quantidades.

Ao unir processador, sensor e propulsão em dispositivos quase invisíveis, os pesquisadores abrem espaço para estudos mais detalhados em microambientes. Além disso, os robôs podem auxiliar no monitoramento de células e análises térmicas em escalas microscópicas, mostrando potencial para aplicações científicas de alta precisão.