Por que eu crio robôs do tamanho de um grão de arroz

Ao estudar o movimento e corpos de insetos, como formigas, Sarah Bergbreiter e sua equipe construíram versões mecânicas de bichos rastejantes incrivelmente robustas, superpequenas... e então eles adicionam foguetes. Veja seus avanços de cair o queixo, em microrrobótica, e ouça sobre três maneiras que poderíamos usar esses pequenos ajudantes no futuro.

Meus alunos e eu trabalhamos
com robôs muito pequenos.

Você pode pensar neles
como versões robóticas

de algo que lhes é muito familiar:
uma formiga.

Todos sabemos que as formigas
e outros insetos dessa escala

podem fazer coisas incríveis.

Todos já vimos um grupo de formigas,
ou alguma versão disso,

carregando seus salgadinhos
em um piquenique, por exemplo.

Mas quais são os reais desafios
da engenharia destas formigas?

Bem, em primeiro lugar, como colocar
os recursos de uma formiga

em um robô de mesma escala de tamanho?

Primeiro precisamos descobrir
como fazê-los se mover,

quando são tão pequenos.

Precisamos de pernas e motores eficientes

para apoiar essa locomoção,

e precisamos de sensores,
energia e controle

para juntar tudo isso
em um robô formiga semi-inteligente.

E, por fim, para fazê-los
realmente funcionais,

queremos um monte deles trabalhando
juntos, para fazerem coisas maiores.

Então, começarei com a mobilidade.

Os insetos movem-se
surpreendentemente bem.

Este vídeo é da UC Berkeley.

Mostra uma barata em movimento
num terreno muito acidentado

sem se virar,

e ela é capaz disso porque suas pernas
são uma combinação de materiais rígidos,

o que tradicionalmente
usamos para fazer os robôs,

e materiais flexíveis.

Saltar é outra forma interessante de
se locomover quando se é muito pequeno.

Então, estes insetos armazenam energia
em uma mola e a liberam muito rapidamente

para obterem a alta energia que precisam
para saltar da água, por exemplo.

Assim, uma das grandes
contribuições do meu laboratório

foi a de combinar
materiais rígidos e flexíveis

em mecanismos muito, muito pequenos.

Este mecanismo de salto tem
cerca de quatro milímetros de um lado,

então, é realmente pequeno.

O material rígido aqui é de silício,
e o flexível é borracha de silicone.

E a ideia básica é que
vamos comprimir isso,

armazenar energia nas molas,
e liberá-la para saltar.

Portanto, não há motores nele,
nenhuma energia.

Ele é acionado por um método
que no laboratório chamamos

"aluno de pós-graduação com pinças."
(Risos)

O que vocês verão no próximo vídeo

é esse cara saltando
surpreendentemente bem.

Este é o Aaron, o estudante de
pós-graduação em questão, com a pinça,

e o que vocês veem é esse mecanismo
de quatro milímetros

saltando quase 40 centímetros de altura.

Isso é quase 100 vezes
seu próprio comprimento.

E ele sobrevive, salta sobre a mesa,

é incrivelmente forte, e é claro,
sobrevive muito bem até que o perdemos,

porque ele é muito pequeno.

Enfim, também queremos
adicionar motores nisso,

e temos alunos trabalhando em motores
de tamanhos milimétricos

para poder integrá-los
a pequenos robôs autônomos.

Mas, para trabalhar com mobilidade
e locomoção nesta escala de tamanho,

estamos trapaceando e usando ímãs.

Isso mostra o que seria
parte de uma perna microrrobô,

e pode-se ver as juntas
de borracha de silicone

e há um ímã embutido sendo movido

por um campo magnético externo.

Isso nos leva ao robô
que eu lhes mostrei mais cedo.

O mais interessante que este robô
pode nos ajudar a descobrir

é como os insetos se movem nessa escala.

Temos um modelo muito bom para tudo,

desde o movimento
de uma barata ao de um elefante.

Todos nos movemos dessa forma
saltitante quando corremos.

Mas quando eu sou bem pequeno,
as forças entre os meus pés e o chão

afetarão minha locomoção
muito mais do que a minha massa,

que é o que causa o movimento saltitante.

Esse cara ainda não funciona bem,

mas temos versões
ligeiramente maiores que funcionam.

Trata-se de um centímetro cúbico,
um centímetro lateral, muito pequeno,

e ele percorreu 10 comprimentos
corporais por segundo,

10 centímetros por segundo.

Ele é bem rápido
para um cara tão pequeno,

e só é limitado por
nossa configuração de teste.

Mas isso lhes dá uma ideia
de como ele funciona agora.

Também podemos imprimir versões 3D dele
que podem passar por cima de obstáculos,

muito parecidos com a barata
que vocês viram anteriormente.

Mas, por fim, queremos
adicionar tudo ao robô.

Queremos sensação, energia, controle,
atuando em conjunto,

e nem tudo precisa
ser inspirado na biologia

Este robô é do tamanho de um Tic Tac.

E, neste caso, em vez de ímãs
ou músculos para movê-lo,

nós usamos foguetes.

Este é um material energético
microfabricado,

e podemos criar minúsculos pixels dele,

e podemos colocar um desses pixels
na barriga deste robô,

e ele vai saltar quando
detectar um aumento da luz.

O próximo vídeo é um dos meus favoritos.

Temos este robô de 300 miligramas

saltando cerca de oito centímetros no ar.

Ele tem apenas 4 x 4 x 7 milímetros
de tamanho.

E vocês verão um grande flash no início

quando a energia é iniciada,

e o robô dá cambalhotas no ar.

Então, houve aquele grande flash,

e podemos ver o robô pulando no ar.

Portanto, não há cordas,
não há fios conectados a ele.

Está tudo acoplado, ele pulou em resposta

ao aluno acendendo
uma lâmpada próxima a ele.

Então vocês podem imaginar todas
as coisas legais que poderíamos fazer

com robôs que correm, rastejam, saltam
e rolam, com esta escala de tamanho.

Imaginem os escombros que ficam após
um desastre natural como um terremoto.

Pensem nesses pequenos robôs
atravessando os escombros,

procurando por sobreviventes.

Ou imaginem um monte de pequenos robôs
circundando uma ponte

para inspecioná-la
e certificar que é segura,

assim, não haverá colapsos como este

que aconteceu próximo
de Minneapolis, em 2007.

Ou imagine o que você poderia fazer

se houvesse robôs que nadassem
através de seu sangue.

Certo? "Viagem fantástica", Isaac Asimov.

Ou eles poderiam operá-lo
sem ter que cortá-lo, em princípio.

Ou poderíamos mudar radicalmente
a forma de construir coisas

se nossos minúsculos robôs
trabalharem como os cupins,

e construírem esses incríveis
montes de oito metros,

apartamentos efetivamente
bem ventilados para outros cupins

na África e Austrália.

Então, eu acho que dei
algumas possibilidades

do que podemos fazer
com esses pequenos robôs.

E já fizemos alguns avanços até agora,
mas ainda há um longo caminho a trilhar,

e espero que alguns de vocês
possam contribuir para esse destino.

Muito obrigada.

(Aplausos)