De um pedaço de papel pode nascer um elefante, uma garça, uma raposa, ou muitos outros animais usando a técnica do origami. Este método japonês, que se serve de vincos, dobras e pregas para tudo criar, inspirou um salto tecnológico na robótica digno de um mundo dos robôs Transformers: uma equipa de cientistas inventou o primeiro robô que se monta sozinho e, em apenas quatro minutos e meio, começa a caminhar. A invenção vem descrita hoje num artigo da revista Science.

“O nosso objectivo era produzir uma máquina complexa que pudesse montar-se sozinha e depois começasse a funcionar, sem qualquer apoio humano”, explica Sam Felton, um dos autores do artigo, da Universidade de Harvard, nos Estados Unidos. Este robô parte de uma base bidimensional, uma simples folha feita de camadas de materiais diferentes, com duas pilhas. A folha vai-se dobrando sozinha como se fosse um origami, até ganhar vida com pernas e corpo, e começar a caminhar.

“A produção convencional [robótica] requer maquinaria cara, e a impressão 3D é demasiado lenta para a produção em massa, mas os compósitos planos podem ser construídos rapidamente com utensílios que não são caros, como máquinas laser [de corte] e tanques de desbaste químico, e que podem ser dobrados em máquinas funcionais”, explica o investigador, em comunicado. “Estes métodos de manufactura seriam ideais para produzir 100 a 1000 unidades.”

É nesta folha ou compósito plano que está o segredo deste robô. A folha é composta por cinco finas camadas justapostas: duas camadas externas de um polímero de “memória”, duas camadas internas de papel e a camada mais interna de todas, feita de uma resina artificial.

O polímero de “memória” tem a propriedade de se contrair quando é aquecido a mais de 100 graus Celsius. É desta forma que a equipa define as dobras do robô. A camada de resina central contém um sistema electrónico com resistências eléctricas ao longo de uma linha marcada no material pelos investigadores. São essas resistências que irão aquecer e deformar as camadas do polímero de “memória” ao longo dessa mesma linha.

Para se fazer uma dobra, é preciso que só uma das camadas do polímero de “memória” seja aquecida. A outra camada de polímero e a camada de papel opostas à camada aquecida têm de ter sido cortadas ao longo da mesma linha das resistências eléctricas. Assim, as resistências vão aquecer uma das camadas do polímero de “memória”, que se contrai e puxa assim tanto a camada de papel imediatamente por baixo como a camada de resina artificial, obrigando-as a dobrarem-se.

Há ainda linhas em que todas as camadas estão cortadas excepto a do meio. Estas linhas funcionam como as dobradiças do futuro robô-origami, podendo dobrar-se para os dois lados. Com os vincos, as dobradiças e os cortes na folha de cinco camadas (que também está “enervada” com circuitos electrónicos), os investigadores têm um robô pronto a ganhar vida.

De seguida, é só ligar as pilhas para o motor funcionar. Em poucos segundos, as resistências eléctricas aquecem e, por uma ordem pré-definida, certas regiões da folha começam a dobrar-se com a delicadeza de um origami auto-organizado. As primeiras dobras definem as pernas exteriores do robô, as seguintes o corpo, depois o robô fica de pé, finalmente dobram-se as pernas interiores. Quatro minutos e trinta segundos mais tarde, o robô – de cerca de dez centímetros de largura – começa a caminhar destemidamente e vai à sua vida. Por segundo, anda 5,4 centímetros, ou seja, 190 metros por hora.

“Conseguir que um robô que se monte autonomamente e que, de facto, consiga funcionar é um marco que andamos à procura há anos”, sublinha Rob Wood, professor da Universidade de Harvard e outro dos autores do estudo, em comunicado. “A dobragem evita o uso de porcas e parafusos, que tipicamente aplicado na robótica e noutros instrumentos electromecânicos, e permite integrar componentes (electrónicos, sensores, actuadores) num sistema plano”, diz o investigador, apontando as vantagens.

O seu ajudante robótico

Para a equipa, este sistema permite a produção de robôs com formas complexas e até poderão construir-se um dia pequenos satélites desta forma. Mas a tecnologia também poderá ser utilizada para missões de salvamento de pessoas soterradas, por exemplo, activando robôs que se montam sozinhos em espaços pequenos. Ou pode ser ainda aplicada em mobília que se montaria sozinha, um sonho de qualquer pessoa que muda de casa.

No caso deste robô, a folha compósita com os componentes eléctricos demorou apenas duas horas a ser fabricada. De acordo com os cientistas, um robô destes custa cerca de 75 euros com tudo incluído ou 15 euros sem motores, baterias e microcontroladores.

Rob Wood tem um sonho: transformar esta tecnologia robótica para responder às necessidades do dia-a-dia das pessoas. Imagine-se uma fábrica com estes robôs, onde alguém se dirigia para pedir um que resolvesse um problema qualquer, como reparar uma canalização, limpar a chaminé ou descobrir uma fuga de gás. “Entrava-se no local, descrevia-se o que se procurava em termos básicos, e voltava-se passada uma hora para buscar o robô ajudante."