Engenheiros da Caltech e ETH Zurich desenvolveram robôs capazes de autopropulsão sem o uso de motores, servos, ou fonte de alimentação. Em vez de, esses dispositivos pioneiros navegam na água à medida que o material de que são construídos se deforma com as mudanças de temperatura.

O trabalho confunde a fronteira entre materiais e robôs. Nos dispositivos automotores, o próprio material faz a máquina funcionar. "Nossos exemplos mostram que podemos usar materiais estruturados que se deformam em resposta a estímulos ambientais, para controlar e impulsionar robôs, "diz Daraio, professor de engenharia mecânica e física aplicada na Divisão de Engenharia e Ciências Aplicadas da Caltech, e autor correspondente de um artigo revelando os robôs que aparecem no Proceedings of the National Academy of Sciences em 15 de maio.

O novo sistema de propulsão se baseia em tiras de polímero flexível que se enrola quando frio e se estica quando aquece. O polímero é posicionado para ativar um interruptor dentro do corpo do robô, que, por sua vez, é preso a um remo que o rema como um barco a remo.

A troca é feita a partir de um elemento biestável, que é um componente que pode ser estável em duas geometrias distintas. Nesse caso, é feito de tiras de um material elástico que, quando empurrado pelo polímero, se encaixa de uma posição para outra.

Quando o robô frio é colocado em água quente, o polímero se estende, ativa o interruptor, e a liberação repentina de energia resultante empurra o robô para frente. As tiras de polímero também podem ser "ajustadas" para dar respostas específicas em momentos diferentes:isto é, uma tira mais grossa demorará mais para aquecer, alongar-se, e, finalmente, ativar sua pá do que uma tira mais fina. Essa capacidade de ajuste permite que a equipe projete robôs capazes de girar e se mover em diferentes velocidades.

A pesquisa se baseia em trabalhos anteriores de Daraio e Dennis Kochmann, professor de aeroespacial na Caltech. Eles usaram cadeias de elementos biestáveis ​​para transmitir sinais e construir portas lógicas semelhantes a computadores.

Na última iteração do design, A equipe e os colaboradores de Daraio conseguiram ligar os elementos de polímero e interruptores de forma a fazer um robô de quatro pás se impulsionar para frente, deixar uma pequena carga útil (neste caso, um token com um selo Caltech estampado nele), e depois reme para trás.

"Combinando movimentos simples, fomos capazes de incorporar programação ao material para realizar uma sequência de comportamentos complexos, "diz o acadêmico de pós-doutorado da Caltech, Osama R. Bilal, co-primeiro autor do artigo PNAS. No futuro, mais funcionalidades e responsabilidades podem ser adicionadas, por exemplo, usando polímeros que respondem a outras pistas ambientais, como pH ou salinidade. Versões futuras dos robôs podem conter derramamentos de produtos químicos ou, em uma escala menor, entregar drogas, dizem os pesquisadores.

Atualmente, quando os elementos biestáveis ​​se rompem e liberam sua energia, eles devem ser redefinidos manualmente para funcionarem novamente. Próximo, a equipe planeja explorar maneiras de redesenhar os elementos biestáveis ​​para que eles sejam auto-redefinidos quando a temperatura da água mudar novamente - tornando-os potencialmente capazes de nadar indefinidamente, contanto que a temperatura da água continue flutuando.

O artigo PNAS é intitulado "Aproveitamento de biestabilidade para propulsão direcional de macios, robôs sem amarras. "