Notícia

Novo tipo de músculo artificial elétrico com rigidez variável possui capacidade de autossensibilidade

Divulgação, Universidade Queen Mary de Londres

Fonte

Universidade Queen Mary de Londres

Data

domingo, 16 julho 2023 14:15

Áreas

Bioeletrônica. Biomecânica. Ciência dos Materiais. Engenharia Biomédica. Reabilitação. Robótica. Sistemas de Controle.

O endurecimento da contração muscular não é apenas essencial para aumentar a força, mas também permite reações rápidas em organismos vivos. Inspirando-se na natureza, uma equipe de pesquisadores da Escola de Engenharia e Ciência de Materiais da Universidade Queen Mary de Londres, no Reino Unido, criou com sucesso um músculo artificial que transita perfeitamente entre os estados ‘mole’ e ‘duro’, ao mesmo tempo em que possui a notável capacidade de autossensibilidade para detectar forças e deformações.

O Dr. Ketao Zhang, professor da Universidade Queen Mary de Londres e pesquisador principal do estudo, explicou a importância da tecnologia de rigidez variável em atuadores artificiais semelhantes a músculos: “Capacitar robôs, especialmente aqueles feitos de materiais flexíveis, com capacidades de autodetecção é um passo fundamental para a verdadeira inteligência biônica”.

O músculo artificial desenvolvido pelos pesquisadores possui flexibilidade e elasticidade semelhantes ao músculo natural, tornando-o ideal para integração em intrincados sistemas robóticos macios e adaptabilidade a várias formas geométricas. Com a capacidade de suportar mais de 200% de alongamento ao longo da direção do comprimento, o atuador flexível demonstra durabilidade excepcional.

Ao ser alimentado com diferentes tensões elétricas, o músculo artificial pode ajustar rapidamente sua rigidez, alcançando uma modulação contínua com uma mudança de rigidez superior a 30 vezes. Sua natureza orientada por tensão fornece uma vantagem significativa em termos de velocidade de resposta sobre outros tipos de músculos artificiais. Além disso, a nova tecnologia pode monitorar sua deformação por meio de mudanças de resistência, eliminando a necessidade de arranjos de sensores adicionais e simplificando os mecanismos de controle enquanto reduz os custos.

O processo de fabricação desse músculo artificial com detecção automática é simples e confiável. Os nanotubos de carbono são misturados com silicone líquido usando tecnologia de dispersão ultrassônica e revestidos uniformemente usando um aplicador de filme para criar o cátodo de camada fina, que também serve como parte sensível do músculo artificial. O ânodo é feito diretamente usando um corte de malha de metal macio e a camada de atuação é colocada entre o cátodo e o ânodo. Após a cura dos materiais líquidos, é formado um músculo artificial de rigidez variável autossensível completo.

As aplicações potenciais dessa tecnologia flexível de rigidez variável são vastas, variando de robótica leve a aplicações médicas. A integração perfeita com o corpo humano abre possibilidades para auxiliar pessoas com deficiência ou pacientes na realização de tarefas diárias essenciais. Ao integrar o músculo artificial autossensível, os dispositivos robóticos vestíveis podem monitorar as atividades de um paciente e fornecer resistência ajustando os níveis de rigidez, facilitando a restauração da função muscular durante u treinamento de reabilitação, por exemplo.

“Embora ainda haja desafios a serem enfrentados antes que esses robôs médicos possam ser implantados em ambientes clínicos, esta pesquisa representa um passo crucial em direção à integração homem-máquina”, destacou o Dr. Zhang. “Ele fornece um modelo para o desenvolvimento futuro de robôs macios e vestíveis”, concluiu o pesquisador.

O estudo inovador conduzido por pesquisadores da Universidade Queen Mary de Londres marca um marco significativo no campo da biônica. Com o desenvolvimento de músculos artificiais elétricos com detecção automática, eles abriram o caminho para avanços em robótica leve e aplicações médicas.

Os resultados foram publicados na revista científica Advanced Intelligent Systems.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade Queen Mary de Londres (em inglês).

Fonte: Universidade Queen Mary de Londres. Imagem: Divulgação, Universidade Queen Mary de Londres.

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