Como os Kilobots podem navegar em locais inacessíveis para aplicações médicas emocionantes

Cientistas da Universidade de Sheffield avançaram significativamente no desenvolvimento de Kilobots ou tecidos robóticos extensíveis, que podem mudar de tamanho, encolher e mover-se com precisão excepcional. Liderados pelo Dr. Roderich Gross do Departamento de Controlo Automático e Engenharia de Sistemas, a equipa de investigação demonstrou com sucesso a viabilidade de criar tecidos robóticos inteligentes ao acoplar módulos robóticos de baixo consumo através de uma malha elástica.

Um avanço revolucionário em tecidos robóticos

Num estudo inovador publicado na Nature Communications, os investigadores da Universidade de Sheffield revelaram que ligações elásticas permitiram que estes robôs modulares, aproximadamente do tamanho de uma moeda de 50 pence, se movessem de forma fiável e coordenada. O estudo demonstrou a superioridade da malha elástica em permitir que módulos robóticos propensos a erros marchassem em formação, superando módulos rigidamente ligados ou não ligados.

A investigação realizada pelos cientistas de Sheffield abre possibilidades emocionantes para o desenvolvimento de tecidos robóticos de ultra-baixo consumo que podem navegar em espaços inacessíveis aos seres humanos. Estes tecidos poderiam ser utilizados para inspecionar tubagens de água subterrâneas em busca de fissuras ou ser implantados no interior do corpo humano para monitorização e tratamento médicos.

Tecidos protótipo e Kilobots inteligentes

Os tecidos protótipo desenvolvidos neste estudo consistem em pequenos módulos robóticos conhecidos como Kilobots. Devido ao seu tamanho compacto, estes Kilobots são caracterizados pelo seu baixo consumo e capacidades de processamento limitadas. Cada Kilobot utiliza motores de vibração para movimento, mas carece de controlo preciso sobre a sua direção. No entanto, quando integrados na malha elástica, estes módulos comunicam com módulos próximos, permitindo que o grupo determine a maneira mais eficaz de se mover e comportar coletivamente.

Tradicionalmente, grupos de Kilobots e outros pequenos módulos não estavam fisicamente ligados. No entanto, o estudo de Sheffield demonstrou que o acoplamento destes módulos através de uma malha elástica melhorou significativamente a sua fiabilidade no movimento. O Dr. Roderich Gross explicou que estudos anteriores concentraram-se em tecidos inteligentes que detetam o seu ambiente ou mudam de aparência. Ao mesmo tempo, a sua investigação aprofundou tecidos inteligentes que possuem a capacidade de se moverem de um lugar para outro autonomamente. Estes tecidos poderiam navegar eficazmente em espaços inacessíveis aos seres humanos, como inspecionar o interior de um motor a jato.

Aplicações nos campos médico e industrial

O Dr. Gross destacou ainda o potencial de tecidos auto-móveis e extensíveis em aplicações médicas. Por exemplo, estes tecidos poderiam envolver secções danificadas de órgãos, fornecendo monitorização ou estimulação de alta resolução. Além disso, poderiam ser implantados para fins industriais, como inspecionar ambientes desafiadores ou navegar em tubagens subterrâneas.

Movimento coerente possibilitado por ligações elásticas

O estudo revelou que um tecido composto por mais módulos alcançou um movimento mais bem-sucedido e coerente. Esta descoberta paralela ao movimento coletivo observado em bandos de aves, conhecido como o princípio dos muitos-erros. Ao contrário da investigação anterior, no entanto, os módulos neste estudo confiaram não apenas na recolha e processamento de informações, mas também nas ligações físicas dentro da malha elástica. Isto reduziu a sua dependência da perceção e do pensamento intensivos em energia, facilitando a miniaturização e a realização de tecidos compostos por milhares de módulos.

O estudo envolveu investigadores da Universidade de Sheffield, Universidade de Modena e Reggio Emilia, Université Libre de Bruxelles, Universidade Estadual de Santa Catarina e Instituto Politécnico de Worcester. O artigo intitulado “Movimento coerente de indivíduos propensos a erros através de acoplamento mecânico” pode ser acedido para mais detalhes sobre a investigação.

A investigação pioneira conduzida por cientistas da Universidade de Sheffield aproximou-nos da realização de tecidos robóticos extensíveis. Estes tecidos, capazes de encolher, crescer e mover-se com precisão, podem revolucionar vários campos, desde inspeções industriais a intervenções médicas, ao permitir a navegação em espaços inacessíveis e fornecer opções de monitorização e tratamento de alta resolução.

Artigo original e fonte da imagem: https://www.sheffield.ac.uk/news/