Por que o MIT está criando insetos robôs?

existem robôs do tamanho de abelhas outros que podem saltar sobre a água e alguns que são alimentados por minúsculos motores de combustão do tamanho de 1 centavo um dia eles poderiam trabalhar em enxames salvar sua vida ou até mesmo espionar você tivemos acesso aos melhores laboratórios de micror robótica do mundo para aprender como esses robôs funcionam e para que servem este vídeo tem patrocínio da un shape Este é um pequeno Submarino Amarelo subaquático ele pode se mover batendo essas mini asas nove vezes por segundo Mas você pode usar essas mesmas asas quando o submarino está fora da água só que agora você tem que batê-las 250 vezes por segundo para fazêlo voar então este robô pode fazer ambos ele pode voar e nadar mas pesando apenas 175 MG cerca do peso de dois tíos a tensão superficial é um problema isso é uma consequência da Física em uma escala menor a tensão superficial é como uma parede que bloqueia o processo de transição isso ocorre devido à polaridade das moléculas de água grupos dessas moléculas puxam em todas as direções mas na superfície não há água acima então a atração é apenas para os lados e para baixo esse desequilíbrio cria forças coesivas fortes que comprimem a superfície em uma camada compacta tornando-a difícil de quebrar Este é o mesmo efeito que permite as aranhas d’água caminhar sobre lagoas e lagos este outro robô pesa apenas 68 MG e ao usar um mecanismo de mola que imita a perna de uma pulga pode saltar sem quebrar a superfície da água assim como uma aranha d’água é como se houvesse um solo firme abaixo Isso é ótimo para flutuar na superfície mas essa barreira também pode ser um problema se você quis [Música] mergulhar para fugir da armadilha o submarino separa águ em hidrog e oxig armazenando gesmar de flutu faz ISO porque as asas são super fris eleser o robô aindo debaixo da água quebrar imediamente então a flutuabilidade do gás ajuda a trazer Ases frágeis do robô para fora da água mas o robô ainda está preso naquela camada superior de tensão superficial então um acendedor dentro da câmara inflama o gás e a explosão quebra a tensão superficial E lança o robô 30 cm no ar e uma vez que está livre este robô pode voar o robô Descobriu um novo método para romper a tensão superficial ele usa grandes almofadas de cobre e repelentes de água nos pés para caminhar sobre a água mas quando precisa mergulhar aplica 600 vol nessas almofadas o que cria uma carga positiva que atrai moléculas de água para ele e rompe a barreira hidrofóbica uma vez submerso ele consegue caminhar debaixo da água ambos os robôs foram feitos pelo Dr Kevin no Instituto de Tecnologia de massus para sal de Onde fazemos todos os nossos experimentos de voo ele possui câmeras de captura de movimento como pode ser visto este laboratório é um dos poucos no mundo onde robôs minúsculos tentam voar esse robô é muito pequeno então tem baixa inércia correto Então você está dizendo que ele pode girar mais rápido do que qualquer outro Drone no mundo mais de 7000 gra por segundo ou seja você mesmo pode apertar o botão você quer apertar o botão Sim eu adoraria OK 3 2 1 Você sabe quem está caindo também fazer esses robôs voarem é difícil quer dizer eles TM o tamanho de abelhas Então os mecanismos internos precisam ser ainda menores como as partes de um relógio os componentes requerem precisão de até 5 microns isso é um démo da largura de um fio de cabelo humano no verão temos enormes zumbindo pelo laboratório e eu dizia que elas estavam apenas se exibindo 3 2 [Música] 1 então esses robôs voam mas não como pássaros quero dizer eles não planam em vez disso eles têm que usar muito mais energia batendo suas asas centenas de vezes por segundo Então por que eles fazem isso bem isso se resume a este fenômeno de escala objetos maiores geralmente TM menos área de superfície em relação ao seu volume e isso é importante vamos aproximar um voador por um cubo Digamos que ele tenha 10 cm de lado então isso teria um volume de 10 por 10 por 10 ou 1000 cm c e teria uma área de 10 por 10 por 6 lados 600 cm qu então a relação entre a área de superfície e o volume seria de 0,6 para 1 mas agora imagine que temos um voador muito menor que tem apenas 1 cm C de volume bem sua área de superfície Vai ser 1 por um x 6 ou seja 6 cm Quad então isso vai ser 10 vezes a relação superfície e volume vai ter uma relação são superfície volume de seis para um agora por que isso é tão importante o arrasto depende da área da superfície quanto maior a área de superfície para o volume maior será o arrasto e também nessa pequena escala você será muito mais leve em relação a esse arrasto Então você não vai ter tanta inércia Então você será mais empurrado pelo ar portanto você não pode apenas planar através dele como um pássaro e é por isso que as abelhas e outros insetos batem muito suas asas o que eles estão fazendo é gerar redemoinhos de ar acima do topo da Asa e esses vórtices criam zonas de baixa pressão combinado com a alta pressão abaixo da asa isso gera sustentação então eles são impulsionados para cima em direção à região de baixa pressão ao bater suas asas este robô foi inspirado pelas sementes de uma árvore de bordo sua forma exlusiva gera os mesmos vórtices rotativos sobre a borda frontal da semente conforme caem eles giram e geram uma sustentação surpreendentemente alta as sementes ainda estão caindo mas se você adicionar mini rotores elétricos à pontas das asas deste robô ele pode gerar sustentação suficiente para [Música] voar mas este robô não tem exatamente o tamanho de um inseto Na verdade ele pesa cerca de 50 vezes mais do que os robo Bees no laboratório do Kevin para alimentar algo tão pequeno não é possível simplesmente usar motores elétricos quer dizer os imans e bobinas não se reduzem efetivamente para um tamanho tão pequeno os primeiros robo Beis tinham asas movidas por cristais piezoelétricos especiais que os alimentavam ao aplicar uma voltagem através do Cristal eles se contraem ligeiramente cerca de 0,11% insuficiente para fazer um robô voar Então os roboticas projetaram um chassi que amplifica mecanicamente o movimento 30 vezes se você então ligar e desligar a voltagem 120 vezes por segundo o hobi Bate suas asas e voa mas há uma desvantagem nos cristais peso elétricos que é a sua fragilidade mesmo um Impacto nas asas e o cristal se quebra e o Rob para de funcionar no eles estão construindo seus robis de um jeito diferente eles estão tão confiantes de que ele sobreviverá a uma queda que vão me deixar jogá-lo de um [Música] prédio Ok temos que ir ver vamos lá quero dizer parece bastante bom ISO in como essa coisa sobrevive eu não faço ideia esses robôs possuem um ingrediente secreto Então coloque na balança séria essas abelhas usam polímeros macios em vez de piezos para mover as asas eles atuam eficazmente como pequenos músculos eles pegam um polímero e revestem cada lado com nanotubos de carbono isso cria duas placas condutoras efetivas portanto ao aplicar cargas Opostas nessas placas elas serão puxadas esticando o polímero se cargas iguais forem aplicadas nas placas elas se repelem fazendo o polímero encolher ao enrolar camadas em um tubo é possível amplificar a força gerada por elas estica até 25% do seu comprimento ao alternar a voltagem centenas de vezes por segundo esses músculos movem as asas do robo B quando você diminui para uma escalamento sua frequência de batimento aumenta estamos na faixa de 400 hz então entre uma Abelha e um mosquito Sim este músculo flexível resiste a pancadas e arranhões continuando a funcionar Mas se for perfurado por uma agulha os nanotubos de carbono são puxados para dentro e então as placas se tocam causando um curto circuito que torna o músculo inútil mas os cientistas até encontraram uma maneira de contornar isso quando uma alta corrente é ciclada os nanotubos de carbono que estão tocando se queimam e assim o músculo se autorre regenera Kevin e sua equipe Inventaram um processo para realizar cirurgia a laser no robô você está criando defeitos menores ao redor de um defeito muito muito grande e então ao isolar o pequeno defeito você está usando o pequeno defeito para isolar o grande defeito Isso foi o que chamamos de processo de limpeza assistido por laser um robô foi realmente testado até seus limites seu músculo artificial foi perfurado por espinhos de cacto e atingido por um laser e ainda conseguia voar mas esses músculos consomem muita energia e para robôs nessa escala que precisam ser tão leves não há espaço para baterias extras Felizmente há outro meio de locomoção Esse é um robô voador que salta estrobo economiza energia pulando esta tecnologia foi usada em outro Drone na universidade da cidade de Hong Kong normalmente este Drone só pode voar por 6,3 minutos mas com o acessório de pulo ele pode continuar por 50 minutos quase 10 vezes mais os cientistas acreditam que isso poderia ser ainda mais eficaz em ambientes como Marte com baixa gravidade e resistência do ar sendo perfeito para uma versão 2.0 do ingenuity [Música] diariamente aviões realizam centenas de milhares de voos a maior parte deles com múltiplos motores à turbina uma rachadura em uma turbina Pode ser catastrófica então os fabricantes as inspecionam a cada 3.000 ciclos de voo ou 180 dias mas as inspeções custam dezenas de milhares de dólares e podem levar um dia todo é aí que entra o robô inspirado em baratas o Hammer é extremamente rápido podendo correr 10,5 comprimentos de corpo por segundo comparativamente isso é mais rápido que um cavalo e é versátil suas almofadas especiais de pés podem aplicar uma voltagem para polarizar superfícies metálicas criando uma carga oposta sob seus pés é assim que ele adere à superfícies metálicas como um balão que gruda na parede depois de esfregado no cabelo rolls-royce e Harvard estão trabalhando para colocar o Hammer dentro de motores para inspecionar rachadura nas turbinas mesmo de cabeça para baixo e como Sua massa é tão pequena as forças de adesão são muito mais fortes em relação ao seu peso então o Hammer pode entrar em alguns espaços apertados e isso pode ser bastante útil uma das primeiras vezes que robôs foram usados em uma emergência foi durante a busca por Sobreviventes no Ground zero do 11 de setembro infelizmente eles não foram tão úteis eles eram grandes e caros e ficavam presos três tipos de equipes inspecionaram oito sessões de escombros sem encontrar Sobreviventes portanto um robô de resgate ideal deve poder Navegar em espaços apertados resistir a danos operar em diversos ambientes e ter custo baixo para ser substituído se destruído o custo do material para fabricar o robô é bem baixo o trabalho humano é alto em termos de material alguns dólares por robô realmente não é muito sim então A ideia é implantar enxames de micror robôs do tamanho de insetos para procurar Sobreviventes em zonas de [Música] desastre eu entendo que quando digo enxame você pode ficar preocupado afinal enxames de mini robôs assassinos são tema recorrente em ficção científica distópica como o caçador procurador de duna ou as abelhas robôs Assassinas de black mirror você pode estar familiarizado com o famoso Episódio de black mirror onde todas as abelhas morrem quando isso saiu todo mundo que eu já conheci na vida me mandou mensagem dizendo algo como Ei cara você viu isso mas essa ideia não é tão absurda no começo dos anos 2000 as abelhas estavam morrendo isso é chamado de distúrbio do colapso das colônias o congresso realiza audiências o vice-presidente foi informado o projeto robo foi iniciado com a meta de substituir as abelhas felizmente essa ideia foi efêmera as abelhas podem fazer um trabalho de polinização muito melhor e mais barato do que esses robôs para uma polinização efetiva é necessário ter uma enorme colônia de abelhas além disso em termos de Proteção Ambiental substituir as abelhas por robôs não me parece sensato do ponto de vista de custo benefício e também do ponto de vista de sabe se você tem tanto dinheiro para que fazer essas abelhas e proteger as abelhas reais esses robôs podem não substituir as abelhas mas ainda consigo imaginar um mundo onde eles que deveriam ajudar em desastres estão sendo secretamente usados para me espionar quer dizer é um bug que literalmente pareceria um inseto isso é aterrorizante Você tem algum receio sobre os possíveis usos antiéticos dessa tecnologia nós focamos na ciência Fundamental e na resolução dos problemas técnicos divertidos e como sociedade em geral todos nós deveríamos pensar coletivamente em como PR emos mas estamos nos adiantando um pouco a maioria dos Robôs que vimos não tem capacidade de nos espionar na realidade nem são completamente autônomos temos detec externa dessas câmeras temos energia exna daquelas e cálculo externo o que você v hoje é que tudo fora da placa Esperamos que em C anos possamos combinar a autonomia de detecção e de energia sendo esse o objetivo a longo prazo o robo de Harvard conseguiu curtos períodos de voo autônomo sem amarras então é justo dizer que não estamos tão longe de insetos robôs operando livremente ao nosso redor ainda assim há um limite para a distância que esses robôs podem percorrer apenas com baterias as baterias necessitam de proteção para evitar danos curtos circuitos e vazamentos a medida que as baterias São reduzidas a proteção precisa manter praticamente a mesma espessura isso implica que baterias menores se tornam progressivamente mais ineficientes Isso sem considerar que a relação energia peso das Baterias é menor que a dos combustíveis químicos para insetos cada miligrama é crucial nós apenas dissemos vamos passar por tudo isso e usar um código de trapaça de videogame alimentar nosso robô com as menores explosões possíveis e colocar dois minúsculos motores de combustão interna nele e funciona sóa como um motor de combustão Provavelmente minha parte favorita o motor do tamanho de uma moeda do Cameron funciona com um fluxo constante de metano e oxigênio isso é alimentado em uma câmara onde é inflamado por uma Faísca e assim ele queima liberando uma explosão de energia os gáses quentes se expandem rapidamente empurrando uma membrana polimérica flexível que age como pistão então a membrana se move como o pistão e Então em vez de ter que ter algum tipo de sistema elaborado que o traga de volta porque é naturalmente elástica ela meio que tem sua própria força de restauração essa foi nossa pequena inovação inteligente conforme a membrana encle ela libera os gases de escape reiniciando o ciclo apesar do fluxo contínuo de metano e oxigênio a linha de combustível nunca pega fogo isso acontece porque conforme as explosões diminuem seu volume encolhe muito mais rápido que sua área superficial isso os faz perder calor mais rápido para o ambiente no robô do Cameron apenas uma pequena quantidade de gás queima de cada vez Então o calor escapa rapidamente para a linha de combustível resfriando o gás e impedindo que a chama volte pela linha com apenas duas câmaras de combustão em um pequeno robô uma para cada par de pernas Cameron pode controlar sua direção você pode acionar apenas um lado por vez pois ambos estão operacionais se provocarmos faíscas nos dois lados ele se moverá em linha reta mas se fizermos em apenas um irá girar este robô é super potente para o seu tamanho pesando 1,6 g o que é aproximadamente o mesmo que um urso de goma pesa ele pode pular aproximadamente dois pés no ar e carregar 22 vezes o seu peso corporal semelhante a uma barata ou muitos besouros será possível equipá-lo com tanque de combustível microeletrônicos sensores câmera e bateria mantendo peso sobrando para a operação Esse é o futuro Esse é o objetivo cientistas criaram robôs que podem fazer o que alguns insetos fazem e existem aplicações Claras para este trabalho mas para esses roboticist esses autodenominados desajustados não é isso que importa deveríamos criar startups pensando emem ganhar dinheiro há boas aplicações como inspeção e busca e Resgate mas como um laboratório de pesquisa somos movidos principalmente pela curiosidade essa é uma resposta muito honesta