Ter dentro de casa ou de empresas a presen�a de rob�s vers�teis e parecidos com os humanos � uma ideia que mobiliza institui��es tecnol�gicas em diversos cantos do mundo. Na �ltima semana, cientistas da Universidade de T�quio, no Jap�o, e da Universidade do Texas em Austin, nos Estados Unidos, divulgaram avan�os nesse campo da rob�tica. As equipes trabalham em projetos de desenvolvimento, respectivamente, de pele e m�sculos para androides, com o intuito de fazer com que eles n�o tenham mais um aspecto de m�quina.
No caso da pele, a tecnologia � baseada no uso de c�lulas humanas vivas para a substitui��o dos revestimentos artificiais. Com ela, os cientistas japoneses revestiram o dedo de um rob� que ganhou uma textura semelhante � das m�os humanas e duas caracter�sticas estrat�gicas: repel�ncia � �gua e capacidade de autocura. At� os barulhos produzidos pelo movimento dos dedos podem ser reproduzidos, segundo Shoji Takeuchi. "Como o dedo � acionado por um motor el�trico, tamb�m � interessante ouvir os sons de clique do motor em harmonia com um dedo que parece um dedo real", relata, em comunicado, o autor principal do estudo que apresenta a tecnologia, publicado na �ltima edi��o da revista Matter.
Para conseguir esse efeito, primeiro, a equipe mergulhou o dedo rob�tico em um cilindro preenchido com uma solu��o de col�geno e fibroblastos d�rmicos humanos — os dois principais componentes que comp�em os tecidos conjuntivos da pele. Takeuchi explica que a tend�ncia natural de encolhimento dessa mistura facilitou o processo, pois, ao encolher, a solu��o se ajustou perfeitamente ao dedo. Essa camada funcionou como um primer de tinta, uma prepara��o de superf�cie. Forneceu uma base uniforme para ajudar na ades�o da pr�xima camada de c�lulas: os queratin�citos epid�rmicos humanos, que comp�em 90% da camada mais externa da pele.
Todo o processo deu ao rob� uma textura semelhante � da pele humana e propriedades de barreira para a reten��o de umidade. Segundo Takeuchi, essa camada inovadora tamb�m tem for�a e elasticidade suficientes para suportar os movimentos feitos pelo dedo rob�tico, como se enrolar e se esticar. Al�m disso, a parte mais externa � grossa, o que deixa a pele repelente � �gua e aumenta a ades�o para manuseio de objetos diversos.
Em caso de um machucado, com a ajuda de um curativo de col�geno, o revestimento do dedo rob�tico se cura. "Estamos surpresos com o qu�o bem o tecido da pele se adaptou � superf�cie do rob�", comemora o cientista, ponderando, em seguida, que se trata de um resultado inicial. "Esse � apenas o primeiro passo para a cria��o de rob�s cobertos de pele viva."
Novas fun��es
O cientista aponta duas caracter�sticas a serem aperfei�oadas por ele e os colegas: a nova pele � bem mais fraca que a natural e n�o pode sobreviver por muito tempo sem fornecimento constante de nutrientes e remo��o de res�duos. Al�m de resolver essas quest�es, a equipe planeja incorporar estruturas funcionais mais sofisticadas � estrutura, como neur�nios sensoriais, fol�culos pilosos, unhas e gl�ndulas sudor�paras. "Acho que a pele viva � a solu��o definitiva para dar aos rob�s a apar�ncia e o toque de criaturas vivas porque � exatamente o mesmo material que cobre os corpos dos animais", aposta Takeuchi.
Para imitar a apar�ncia humana, as tecnologias dispon�veis usam silicone. Mas, segundo a equipe japonesa, o resultado fica aqu�m do esperado quando se busca texturas delicadas, como ao reproduzir rugas. H� uma tentativa de fabricar folhas de pele viva para cobrir rob�s, mas, de acordo com Takeuchi, a aplica��o tamb�m � limitada, j� que h� uma dificuldade para adapt�-la a superf�cies irregulares e din�micas.
"Com esse m�todo, voc� precisa ter as m�os de um artes�o habilidoso que possa cortar e costurar as folhas de pele", explica. "Para cobrir eficientemente as superf�cies com c�lulas da pele, estabelecemos um m�todo de moldagem de tecido em que se pode moldar diretamente o tecido da pele ao redor do rob�, o que resultou em uma cobertura perfeita da pele em um dedo rob�tico", compara.
A aposta de uma equipe estadunidense para deixar os rob�s mais parecidos com humanos est� por baixo da pele: os m�sculos. O grupo da Universidade do Texas em Austin criou uma fibra artificial que pode funcionar como um atuador muscular mais vers�til do que os dispon�veis atualmente. Ela tamb�m tem produ��o simples e � recicl�vel, segundo os criadores, que apresentaram a inova��o em um artigo publicado na �ltima edi��o da revista Nature Nano.
Os atuadores s�o feitos de materiais diversos e mudam de forma quando sofrem um est�mulo externo. Normalmente, a produ��o desses dispositivos envolve processos complexos, com materiais caros e dif�ceis de encontrar. Robert Hickey, um dos autores do estudo, explica que, para o uso de atuadores como um m�sculo artificial, � preciso desenvolver vers�es suaves e leves. "Nosso trabalho � realmente encontrar uma nova maneira de fazer isso", diz.
O grupo apostou na cria��o de um pol�mero em bloco. Para isso, colocou o material em um solvente e, depois, adicionou �gua. Uma parte do pol�mero � hidrof�lica (atra�da pela �gua), enquanto a outra, � hidrof�bica (resistente � �gua). Dessa forma, as partes hidrof�bicas do pol�mero se agrupam para se proteger da �gua, criando a estrutura do novo m�sculo.
Fibras similares requerem uma corrente el�trica para estimular as rea��es que unem as partes. Segundo a equipe americana, essa reticula��o qu�mica � mais dif�cil de acontecer, se comparada � solu��o que eles desenvolveram, criada a partir de uma rea��o mec�nica. Outra vantagem, indicam, � que a revers�o do processo � simples e garante que os peda�os da fibra voltem ao estado original, favorecendo o reuso. "A facilidade de fazer essas fibras a partir do pol�mero e sua reciclabilidade s�o muito importantes, e � um aspecto que muitas outras pesquisas complicadas de m�sculos artificiais n�o cobrem", compara Manish Kumar, tamb�m autor do artigo.
Por acaso
A ideia de usar a fibra na rob�tica surgiu enquanto a equipe trabalhava em outro projeto. Eles tentavam usar esses pol�meros para fazer membranas para a filtragem de �gua. As estruturas, no entanto, eram muito longas para as membranas projetadas — estendiam at� cinco vezes do comprimento original. O grupo percebeu que essa caracter�stica era semelhante ao tecido muscular e,ent�o, decidiu mudar o foco do trabalho.
Em testes, o m�sculo artificial criado se mostrou 75% mais eficiente, em termos de convers�o de energia em movimento, quando comparado a outras fibras similares. Segundo os criadores, ele tamb�m � capaz de lidar com 80% mais tens�o e pode esticar at� mais de 900% do seu comprimento antes de quebrar. "Basicamente, voc� pode construir um membro a partir dessas fibras em um rob� que responde a est�mulos e devolve energia em vez de usar um motor mec�nico. Isso � bom porque, assim, ter� um toque mais suave", indica Kumar.
Esse tipo de bra�o rob�tico tamb�m poder� ser usado em um exoesqueleto assistivo, ajudando na movimenta��o de pessoas com perda de for�a nos bra�os, ou ser uma esp�cie de "bandagem autofech�vel". Nesse caso, explica Kumar, o m�sculo seria usado em procedimentos cir�rgicos e se degradaria naturalmente dentro do corpo depois que a ferida cicatrizasse.
A equipe planeja investigar mais sobre as mudan�as estruturais do pol�mero e melhorar algumas das propriedades de atua��o, incluindo densidade de energia e velocidade. Eles tamb�m cogitam usar a mesma t�cnica de design para criar atuadores que respondam a diferentes est�mulos, como a luz.