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Pesquisadores da Queen Mary University of London fizeram avanços inovadores em biônica com o desenvolvimento de um novo músculo elétrico artificial de rigidez variável. Publicado em Advanced Intelligent Systems, essa tecnologia inovadora possui recursos de autodetecção e tem o potencial de revolucionar a robótica leve e aplicações médicas. O músculo artificial transita perfeitamente entre os estados mole e duro, ao mesmo tempo em que detecta forças e deformações. Com flexibilidade e elasticidade semelhantes ao músculo natural, pode ser integrado em intrincados sistemas robóticos macios e adaptar-se a várias formas. Ao ajustar as voltagens, o músculo muda rapidamente sua rigidez e pode monitorar sua própria deformação por meio de mudanças de resistência. O processo de fabricação é simples e confiável, tornando-o ideal para uma variedade de aplicações, inclusive auxiliando pessoas com deficiência ou pacientes em treinamento de reabilitação.
Em um estudo publicado recentemente na Sistemas Inteligentes Avançados, pesquisadores da Queen Mary University of London 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. Essa 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 em organismos vivos. Inspirando-se na natureza, a equipe de pesquisadores da Escola de Engenharia e Ciência de Materiais da QMUL 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 detectar forças e deformações.
O Dr. Ketao Zhang, professor do Queen Mary e principal pesquisador, 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 para a verdadeira inteligência biônica”, diz o Dr. Zhang.
O músculo artificial de ponta desenvolvido pelos pesquisadores exibe flexibilidade e elasticidade semelhantes ao músculo natural, tornando-o ideal para integração em intrincados sistemas robóticos macios e adaptação a várias formas geométricas. Com a capacidade de suportar mais de 200% de alongamento ao longo da direção do comprimento, este atuador flexível com estrutura listrada demonstra durabilidade excepcional.
Ao aplicar diferentes voltagens, 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 voltagem fornece uma vantagem significativa em termos de velocidade de resposta sobre outros tipos de músculos artificiais. Além disso, esta 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 auto-sensível 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 autodetetado, 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 o treinamento de reabilitação.
“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”, destaca o Dr. Zhang. “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 o caminho para avanços em robótica leve e aplicações médicas.
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