MÚSCULOS ARTIFICIAIS ESTÁVEIS

 

Músculos artificiais e atuadores construídos pela equipe usando materiais comuns.

MÚSCULOS ARTIFICIAIS ESTÁVEIS E EFICIENTES CONSTRUÍDOS COM COMBINAÇÕES DE MATERIAIS  

MÚSCULOS ARTIFICIAIS MULTIMATERIAIS

Os atuadores, que convertem energia elétrica em movimento ou força, desempenham um papel fundamental na vida diária, embora muitas vezes passem despercebidos - pense nos motores elétricos, por exemplo.

Já os atuadores baseados em materiais macios, também conhecidos como músculos artificiais, ganharam atenção nos últimos anos devido à sua leveza, operação silenciosa e biodegradabilidade, com múltiplas demonstrações em robótica. O inconveniente é que eles dependem de ligas ou compostos que são difíceis de produzir e nem sempre alcançam o desempenho esperado de um mecanismo prático.

Uma abordagem mais direta para a criação de atuadores macios, evitando o demorado e incerto processo de desenvolvimento de novos materiais, envolve o emprego de estruturas multimateriais, como "bolsas" feitas de filmes plásticos flexíveis preenchidas com óleos e revestidas com plásticos eletricamente condutores. Quando submetido à ativação elétrica, o filme desloca o fluido e contrai a bolsa, de modo semelhante a um músculo biológico. Sistemas assim são ótimos para construir não apenas músculos artificiais para robôs, mas também superfícies táteis ou dispositivos de óptica ajustável.

Agora, Ion-Dan Sirbu e colegas das universidades de Pisa e Trento, na Itália, colocaram essa abordagem mais próxima do uso prático ao obter uma ativação elétrica constante que gera contrações musculares capazes de sustentar uma força constante por longos períodos.

"O que é interessante é que não só tornamos esta tecnologia mais funcional, mas o nosso estudo permitiu a identificação de combinações de materiais que trazem reduções de até mil vezes no consumo de energia," disse professor Martin Kaltenbrunner, coordenador da equipe.

Músculos artificiais estáveis e eficientes construídos com combinações de materiais.

O princípio tem aplicações em diversas áreas além da robótica.

Atuadores Macios e Flexíveis

Utilizando as combinações de vários materiais, incluindo alguns biodegradáveis, a equipe desenvolveu e testou vários tipos de músculos artificiais, dispositivos de óptica de gradiente variável e telas táteis.

Com base nesses experimentos, eles então construíram um modelo teórico que permite checar diversos materiais e suas combinações sem precisar testar cada conjunto.

"A beleza do nosso modelo é a sua simplicidade, e ele não se limita aos atuadores existentes. Acreditamos que os nossos resultados fornecerão à comunidade científica uma ferramenta simples, mas poderosa, para projetar e investigar novos sistemas," disse David Preninger, membro da equipe.

"A compreensão dos mecanismos fundamentais subjacentes aos atuadores macios, conforme estabelecido por este estudo, tem o potencial para dar um salto significativo no campo dos dispositivos assistivos, máquinas automáticas e robôs móveis para exploração terrestre, marítima e espacial. Todos esses setores estão em busca de soluções de baixo custo e alto desempenho, que também sejam capazes de garantir baixo consumo e baixo impacto ambiental para a sustentabilidade," completou o professor Marco Fontana.

Bibliografia:

Artigo: Electrostatic actuators with constant force at low power loss using matched dielectrics
Autores: Ion-Dan Sirbu, David Preninger, Doris Danninger, Lukas Penkner, Reinhard Schwödiauer, Giacomo Moretti, Nikita Arnold, Marco Fontana, Martin Kaltenbrunner
Revista: Nature Electronics
DOI: 10.1038/s41928-023-01057-0

FONTE:
INVENÇÃO TECNOLÓGICA