Avanço Biônico: Eu Revolucionário

Por Queen Mary University of London 17 de julho de 2023

Um músculo artificial elétrico com autodetecção e rigidez variável. Crédito: Chen Liu et. al, Sistema Inteligente Avançado

Pesquisadores da Queen Mary University desenvolveram um músculo artificial com detecção automática e rigidez variável que imita as características musculares naturais. A descoberta tem implicações significativas para a robótica leve e aplicações médicas, aproximando-se um passo da integração homem-máquina.

Em um estudo publicado em 8 de julho na Advanced Intelligent Systems, pesquisadores da Universidade Queen Mary de Londres fizeram avanços significativos no campo da biônica com o desenvolvimento de um novo tipo de músculo artificial elétrico de rigidez variável que possui capacidades de autodetecção. Esta tecnologia inovadora tem o potencial de revolucionar a robótica leve e as aplicações médicas.

O endurecimento da contração muscular não é apenas essencial para aumentar a força, mas também permite reações rápidas nos organismos vivos. Inspirando-se na natureza, a equipe de pesquisadores da Escola de Engenharia e Ciência dos Materiais do QMUL criou com sucesso um músculo artificial que transita perfeitamente entre estados suaves e duros, ao mesmo tempo que possui a notável capacidade de detectar forças e deformações.

Ketao Zhang, professor do Queen Mary e pesquisador principal, explica 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 em direção à verdadeira inteligência biônica”, diz o Dr.

O músculo artificial de última geração desenvolvido pelos pesquisadores exibe flexibilidade e elasticidade semelhantes ao músculo natural, tornando-o ideal para integração em intrincados sistemas robóticos suaves e adaptação a várias formas geométricas. Com a capacidade de suportar mais de 200% de estiramento ao longo da direção do comprimento, este atuador flexível com estrutura listrada demonstra durabilidade excepcional.

Ao aplicar diferentes tensões, o músculo artificial pode ajustar rapidamente a sua rigidez, conseguindo uma modulação contínua com uma alteração de rigidez superior a 30 vezes. Sua natureza acionada por voltagem oferece uma vantagem significativa em termos de velocidade de resposta em relação a outros tipos de músculos artificiais. Além disso, esta nova tecnologia pode monitorizar a sua deformação através de alterações de resistência, eliminando a necessidade de arranjos adicionais de sensores e simplificando os mecanismos de controlo, ao mesmo tempo que reduz custos.

O processo de fabricação deste 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 de detecção do músculo artificial. O ânodo é feito diretamente usando uma malha de metal macio cortada, e a camada de atuação é imprensada entre o cátodo e o ânodo. Após a cura dos materiais líquidos, um músculo artificial completo com autodetecção e rigidez variável é formado.

As aplicações potenciais desta 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 execução de tarefas diárias essenciais. Ao integrar o músculo artificial com autodetecção, dispositivos robóticos vestíveis podem monitorar as atividades do paciente e fornecer resistência ajustando os níveis de rigidez, facilitando a restauração da função muscular durante o treinamento de reabilitação.

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

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