Porque faço robôs do tamanho de um grão de arroz

Estudando o movimento e os corpos de insetos como as formigas, Sarah Bergbreiter e a sua equipa constroem versões mecânicas de rastejantes arrepiantes, incrivelmente robustas e muito pequenas... e depois põem-lhes foguetes. Veja os seus incríveis desenvolvimentos em micro-robótica e ouça acerca de três modos de como poderemos usar estes pequenos ajudantes, no futuro.

Eu e os meus alunos trabalhamos
com robôs muito pequenos.

Podem pensar neles como
versões robóticas

de algo com que estão todos
familiarizados: uma formiga.

Todos sabemos que as formigas
e outros insetos a esta escala

podem fazer coisas incríveis.

Todos vimos já um grupo
de formigas ou algo parecido,

a carregar uma batata frita
num piquenique, por exemplo.

Quais são os verdadeiros desafios
de construir estas formigas?

Em primeiro lugar, como conseguimos
as capacidades de uma formiga

num robô do mesmo tamanho?

Primeiro temos que descobrir
como fazê-los andar,

sendo tão pequenos.

Precisamos de mecanismos como
pernas e motores eficientes

de modo a apoiar essa locomoção.

Precisamos de sensores,
potência e controlo

para juntar tudo num robô formiga
semi-inteligente.

Finalmente, para tornar isto
realmente funcional

queremos que trabalhem em conjunto
para fazerem coisas mais importantes.

Vou começar com a mobilidade.

Os insetos deslocam-se muito bem.

Este vídeo é da UC Berkeley.

Mostra uma barata a mover-se
sobre terreno muito irregular,

sem tombar.

Ela consegue fazer isto porque as suas
pernas combinam materiais rígidos,

que usamos tradicionalmente
para fazer robôs,

com materiais macios.

Quando se é muito pequeno, outra forma
interessante de deslocação é saltar.

Estes insetos armazenam energia numa mola
e libertam-na muito rapidamente,

para conseguirem a potência necessária
para sair da água, por exemplo.

Uma das grandes contribuições
do meu laboratório

tem sido combinar
materiais rígidos e macios

em mecanismos muito, muito pequenos.

Este mecanismo de salto tem cerca
de quatro milímetros de lado.

É muito pequeno.

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

A ideia básica é que vamos
comprimir isto,

armazenar energia nas molas
e depois soltá-la para saltar.

Ainda não estamos a usar
motores ou potência.

Isto é acionado com um método a que
chamamos, no meu laboratório,

"universitário com pinças".
(Risos)

O que verão no próximo vídeo

é um tipo a portar-se muito
bem nos seus saltos.

Este é o Aaron, o universitário
em questão, com as pinças.

O que veem é um mecanismo
de quatro milímetros

a saltar cerca de 40
centímetros em altura.

É quase 100 vezes o seu comprimento.

Ele sobrevive, balança na mesa,

é incrivelmente robusto e sobrevive
muito bem até que o perdemos,

por ser tão pequeno.

Em última análise, queremos
acrescentar motores a isto.

Temos estudantes no laboratório
a trabalhar em motores milimétricos,

para serem integrados em robôs
pequenos e autónomos.

De modo a trabalhar a mobilidade e a
locomoção a esta escala, para começar,

estamos a fazer batota e a usar ímanes.

Isto mostra o que poderá ser parte
da perna de um micro-robô.

Podem ver as juntas
de borracha de silicone.

Existe um íman incorporado
que está a ser deslocado

por um campo magnético externo.

Isto leva-nos ao robô
que vos mostrei antes.

A coisa mais interessante que este
robô nos ajuda a perceber

é como os insetos se movem, a esta escala.

Temos um modelo realmente bom
de como tudo se move,

desde uma barata até a um elefante.

Todos nos movemos de um modo
saltitante quando corremos.

Quando se é muito pequeno,
as forças entre os pés e o chão

afetam muito mais a locomoção
do que a massa,

que é o que causa aquele
movimento saltitante.

Este tipo ainda não funciona,

mas temos versões ligeiramente
maiores que conseguem correr.

Isto tem cerca de um centímetro cúbico,
um centímetro de lado, muito pequeno.

Pusemo-lo a correr 10 comprimentos do seu
corpo por segundo, ou 10 cm por segundo.

Bastante rápido,
para um tipo tão pequeno,

e só está limitado pelo nossos testes.

Isto dá-nos uma ideia de como
as coisas funcionam neste momento.

Também podemos fazer versões impressas
em 3D que conseguem trepar obstáculos,

como a barata, que viram antes.

Em última análise, queremos
acrescentar tudo a este robô.

Queremos sensores, potência,
controlo, tudo acionado em conjunto.

Nem tudo tem que ser
inspirado na biologia.

Este robô tem cerca
do tamanho de um Tic Tac.

Neste caso, em vez de ímanes
ou músculos para se mover,

usamos foguetes.

Isto é um material energético
micro fabricado.

Podemos criar pequenos
pontos deste material,

e podemos pôr um desses pontos
na barriga deste robô.

Assim, este robô vai saltar quando
sentir um aumento de luz.

O próximo vídeo é um dos meus favoritos.

Temos aqui um robô de 300 miligramas

a saltar oito centímetros no ar.

Só tem quatro por quatro por sete
milímetros de tamanho.

Verão um grande clarão no início,

quando a energia for libertada,

e o robô aos tombos pelo ar.

Aí está o grande clarão,

e podemos ver o robô
a subir através do ar.

Não há aqui amarras nem fios de ligação.

Está tudo integrado e saltou em resposta

ao facto de o estudante ter apenas
ligado o candeeiro ao seu lado.

Poderão imaginar todas as coisas
fixes que podemos fazer

com robôs que conseguem correr,
rastejar, pular e rolar, a esta escala.

Imaginem os destroços resultantes de um
desastre natural como um terramoto.

Imaginem estes robôs a correr
através desses destroços,

à procura de sobreviventes.

Ou imaginem uma série de pequenos
robôs a correr por uma ponte,

para poderem inspecioná-la
e garantir que é segura,

para evitar colapsos como este,

que sucedeu nos arredores
de Mineápolis em 2007.

Imaginem o que poderíamos fazer

se tivéssemos robôs que nadassem
através do nosso sangue.

Certo? "Viagem Fantástica",
de Isaac Asimov.

Se conseguissem operar sem terem
que nos cortar e abrir, em primeiro lugar.

Se pudéssemos mudar radicalmente
o modo de construir as coisas,

se tivéssemos os nossos pequenos robôs
a trabalhar como as térmitas,

construindo incríveis montes
de oito metros de altura,

prédios de apartamentos muito bem
ventilados, para outras térmitas,

em África e na Austrália.

Penso ter-vos dado
algumas das possibilidades

do que podemos fazer
com estes pequenos robôs.

Já fizemos alguns avanços, até agora,
mas há ainda um longo caminho a percorrer.

Espero que alguns de vós possam
contribuir para esse objetivo.

Muito obrigado.

(Aplausos)