Músculo Artificial Altera Rigidez com Tensão

2 de agosto de 2023 Materiais Conn Hastings, Reabilitação, Cirurgia

Cientistas da Universidade Queen Mary de Londres desenvolveram um músculo artificial que pode mudar de macio para duro em resposta a uma mudança de voltagem. A tecnologia visa imitar os músculos humanos tanto nos seus movimentos como na sua capacidade de sentir forças e deformações. O músculo é feito com nanotubos de carbono revestidos com silicone para formar um cátodo que também pode detectar forças, e um ânodo feito de uma malha de metal macio, formando uma camada de atuação entre o ânodo e o cátodo. O músculo artificial resultante pode fazer uma transição perfeita de macio para duro, contraindo-se enquanto o faz, ao mesmo tempo que sente a sua própria deformação. Os pesquisadores esperam que a tecnologia seja inestimável para robôs leves médicos, como em componentes de próteses robóticas ou equipamentos de reabilitação.

A robótica suave tem um enorme potencial na área médica. A natureza flexível e complacente destes componentes robóticos significa que eles são adequados para interação com tecidos moles sem causar danos, ao contrário dos componentes elétricos mais rígidos. No entanto, até o momento, muitos sistemas robóticos leves têm usado atuadores do tipo pneumático, onde as forças compressivas que atuam sobre gases ou líquidos fechados produzem movimento.

Isto tem a sua utilidade, mas não imita com precisão os nossos músculos, que funcionam de forma completamente diferente através da acção das fibras musculares, fazendo a transição do músculo de macio para duro sem problemas à medida que se contrai. Além disso, os actuadores simples têm uma capacidade limitada de sentir o seu próprio ambiente e medir a força que exercem e as forças que actuam sobre eles.

Este último músculo artificial leva a atuação robótica suave para o próximo nível. Possui flexibilidade e elasticidade semelhantes às do músculo natural, suportando 200% de alongamento ao longo de seu comprimento, e pode fazer a transição de macio para duro, uma mudança de rigidez de 30 vezes, à medida que se contrai sob a influência da tensão elétrica. Sua capacidade de resposta elétrica também significa que ele pode atuar mais rapidamente do que os atuadores suaves convencionais.

“Capacitar robôs, especialmente aqueles feitos de materiais flexíveis, com capacidades de autodetecção é um passo fundamental em direção à verdadeira inteligência biônica”, disse Ketao Zhang, pesquisador envolvido no estudo. “Embora ainda existam desafios a serem enfrentados antes que estes robôs médicos possam ser implantados em ambientes clínicos, esta pesquisa representa um passo crucial em direção à integração homem-máquina. Ele fornece um modelo para o desenvolvimento futuro de robôs macios e vestíveis.”

Estudo publicado na revista Advanced Intelligent Systems: An Electric Self-Sensing and Variable-Stiffness Artificial Muscle

Via: Universidade Queen Mary de Londres

Conn Hastings

Conn Hastings recebeu um PhD do Royal College of Surgeons da Irlanda por seu trabalho em distribuição de medicamentos, investigando o potencial de hidrogéis injetáveis ​​para fornecer células, medicamentos e nanopartículas no tratamento de câncer e doenças cardiovasculares. Após obter seu doutorado e completar um ano de pesquisa de pós-doutorado, Conn seguiu carreira na publicação acadêmica, antes de se tornar escritor e editor científico em tempo integral, combinando sua experiência nas ciências biomédicas com sua paixão pela comunicação escrita.