Em um jornal em Ciência Robótica , cientistas de materiais da Escola de Engenharia da UCLA Samueli descrevem um novo design para um robô nadador que é movido e dirigido por luz constante.

O dispositivo, chamado OsciBot porque se move oscilando sua cauda, poderia eventualmente levar a projetos de robôs oceânicos e navios autônomos. Seu design é inspirado por um fenômeno natural chamado fototaxia - movimento em direção ou afastamento de uma fonte de luz - que é encontrado em todo o reino animal. Águas-vivas e mariposas, por exemplo, são atraídos pela luz.

OsciBot demonstra que o movimento por oscilação pode ser alimentado diretamente por luz constante, em vez de depender da energia da luz que foi coletada e armazenada em uma bateria. É feito inteiramente de um material macio chamado hidrogel que incha quando colocado na água e responde à luz. O dispositivo não requer baterias ou precisa ser conectado a outra fonte de alimentação.

O primeiro objetivo dos pesquisadores era determinar se eles poderiam criar uma nova maneira de usar uma fonte de energia constante para fazer um objeto se mover em um padrão oscilante.

Fazer isso, eles construíram um cilindro flexível de 2 centímetros de comprimento e o ancoraram no fundo de um tanque de água. Quando eles direcionaram um feixe de luz para o cilindro, eles descobriram que a luz o fazia dobrar tão rápido quanto 66 vezes por minuto - e isso ao mover a posição da fonte de luz, eles podem direcionar o dispositivo para dobrar tanto para a esquerda quanto para a direita e para cima e para baixo.

Os pesquisadores também determinaram que a velocidade na qual o dispositivo oscila pode ser ajustada com base no comprimento e espessura do cilindro, bem como na quantidade de luz usada.

Armado com a compreensão de como criar o movimento oscilante, a equipe usou o mesmo hidrogel para construir um robô em forma de prancha retangular, com uma cauda estendida subaquática.

Quando a luz de um laser atinge um ponto na cauda, esse ponto esquenta. O ligeiro aumento da temperatura faz com que essa parte do robô ejete um pouco de sua água e encolha de volume, que move a cauda em direção à fonte de luz. Depois de subir, a cauda cria uma sombra que resfria a seção onde o laser originalmente fez contato com o robô, o que faz com que a cauda desça novamente.

Enquanto a luz atinge o ponto alvo, o processo se repete, criando um movimento oscilante. Os pesquisadores observaram a cauda batendo 35 vezes por minuto, rápido o suficiente para mover o robô 1,15 vezes o comprimento do seu corpo por minuto - ou cerca de duas vezes mais rápido que robôs comparáveis ​​que são movidos por luz intermitente.

"Tipicamente, a geração de oscilação depende da entrada de energia intermitente, como luz pulsada ou corrente elétrica alternada, "disse Ximin He, professor assistente de ciência e engenharia de materiais da UCLA, e o investigador principal do estudo. "Por contraste, este estudo mostra uma nova maneira de gerar oscilação, usando uma entrada de energia constante que é facilmente acessível a partir do ambiente e de baixo custo para aproveitar. "

Os pesquisadores também descobriram que, ao reposicionar a luz, eles poderiam dirigir o robô em curvas leves, mostrando que a luz também pode ser usada para manobrar o dispositivo.

"Esta é realmente uma demonstração fundamental de que a luz direta e constante pode alimentar e determinar o movimento, "disse o principal autor do estudo, Yusen Zhao, um estudante de doutorado da UCLA em ciência e engenharia de materiais. "Pode ser um passo em direção a uma variedade de designs robóticos que são desligados e alimentados exclusivamente pela luz disponível em seus arredores, em vez de depender de baterias pesadas ou cabos de alimentação. "

Se for construído em uma escala maior, um projeto semelhante poderia eventualmente ser usado para grandes hélices subaquáticas ou velas de vento que usam a luz do sol para manobrar; em tamanhos microscópicos, a abordagem poderia ser usada para desenvolver um robô que execute procedimentos cirúrgicos de precisão. (Nesse caso, a luz pode vir de um instrumento médico separado.) Os engenheiros também podem ajustar o projeto para velocidade e capacidade de manobra.

"A beleza do foto-oscilador baseado em gel é sua simplicidade de design, "Ele disse." A interação entre o material macio 'inteligente' e a luz ambiental permitiu seu movimento autorregulado. "

Ele disse que o projeto pode ser adaptado para usar outras formas de energia - ondas acústicas, ou sinais eletrônicos ou magnéticos, por exemplo.