11 de julio de 2023 (Noticias de Nanowerk) En un estudio publicado recientemente en Sistemas inteligentes avanzados (“Músculo artificial eléctrico con autodetección y rigidez variable”), investigadores de la Universidad Queen Mary de Londres han logrado avances significativos en el campo de la biónica con el desarrollo de un nuevo tipo de músculo artificial eléctrico de rigidez variable que posee capacidades de autodetección. Esta tecnología innovadora tiene el potencial de revolucionar la robótica blanda y las aplicaciones médicas. El endurecimiento de la contracción muscular no solo es esencial para mejorar la fuerza, sino que también permite reacciones rápidas en los organismos vivos. Inspirándose en la naturaleza, el equipo de investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencia de los Materiales de QMUL ha creado con éxito un músculo artificial que cambia sin problemas entre estados blandos y duros al mismo tiempo que posee la notable capacidad de detectar fuerzas y deformaciones.
Músculo artificial eléctrico de autodetección y rigidez variable. (Imagen: Chen Liu et. al) Dra. Ketao Zhang, profesor de Queen Mary e investigador principal, explica la importancia de la tecnología de rigidez variable en actuadores similares a músculos artificiales. “Empoderar a los robots, especialmente aquellos hechos de materiales flexibles, con capacidades de autodetección es un paso fundamental hacia la verdadera inteligencia biónica”, dice el Dr. Zhang.
El músculo artificial de vanguardia desarrollado por los investigadores exhibe una flexibilidad y capacidad de estiramiento similares a las del músculo natural, lo que lo hace ideal para la integración en sistemas robóticos blandos intrincados y la adaptación a diversas formas geométricas. Con la capacidad de soportar más del 200 % de estiramiento a lo largo de la dirección longitudinal, este actuador flexible con una estructura rayada demuestra una durabilidad excepcional.
Al aplicar diferentes voltajes, el músculo artificial puede ajustar rápidamente su rigidez, logrando una modulación continua con un cambio de rigidez superior a 30 veces. Su naturaleza impulsada por voltaje proporciona una ventaja significativa en términos de velocidad de respuesta sobre otros tipos de músculos artificiales. Además, esta novedosa tecnología puede monitorear su deformación a través de cambios de resistencia, eliminando la necesidad de arreglos de sensores adicionales y simplificando los mecanismos de control mientras reduce los costos.
El proceso de fabricación de este músculo artificial con autodetección es simple y confiable. Los nanotubos de carbono se mezclan con silicona líquida usando tecnología de dispersión ultrasónica y se recubren uniformemente usando un aplicador de película para crear el cátodo de capa delgada, que también sirve como parte sensora del músculo artificial. El ánodo se fabrica directamente con un corte de malla de metal blando y la capa de actuación se intercala entre el cátodo y el ánodo. Después de que los materiales líquidos se curan, se forma un músculo artificial de rigidez variable con autodetección completo.
Las aplicaciones potenciales de esta tecnología flexible de rigidez variable son muy amplias y van desde la robótica blanda hasta las aplicaciones médicas. La perfecta integración con el cuerpo humano abre posibilidades para ayudar a personas con discapacidades o pacientes a realizar tareas diarias esenciales. Al integrar el músculo artificial con autodetección, los dispositivos robóticos portátiles pueden monitorear las actividades de un paciente y proporcionar resistencia al ajustar los niveles de rigidez, lo que facilita la restauración de la función muscular durante el entrenamiento de rehabilitación.
“Aunque todavía hay desafíos que abordar antes de que estos robots médicos puedan implementarse en entornos clínicos, esta investigación representa un paso crucial hacia la integración hombre-máquina”, destaca el Dr. Zhang. "Proporciona un modelo para el desarrollo futuro de robots blandos y portátiles". El innovador estudio realizado por investigadores de la Universidad Queen Mary de Londres marca un hito importante en el campo de la biónica.
Músculo artificial eléctrico de autodetección y rigidez variable. (Imagen: Chen Liu et. al) Dra. Ketao Zhang, profesor de Queen Mary e investigador principal, explica la importancia de la tecnología de rigidez variable en actuadores similares a músculos artificiales. “Empoderar a los robots, especialmente aquellos hechos de materiales flexibles, con capacidades de autodetección es un paso fundamental hacia la verdadera inteligencia biónica”, dice el Dr. Zhang.
El músculo artificial de vanguardia desarrollado por los investigadores exhibe una flexibilidad y capacidad de estiramiento similares a las del músculo natural, lo que lo hace ideal para la integración en sistemas robóticos blandos intrincados y la adaptación a diversas formas geométricas. Con la capacidad de soportar más del 200 % de estiramiento a lo largo de la dirección longitudinal, este actuador flexible con una estructura rayada demuestra una durabilidad excepcional.
Al aplicar diferentes voltajes, el músculo artificial puede ajustar rápidamente su rigidez, logrando una modulación continua con un cambio de rigidez superior a 30 veces. Su naturaleza impulsada por voltaje proporciona una ventaja significativa en términos de velocidad de respuesta sobre otros tipos de músculos artificiales. Además, esta novedosa tecnología puede monitorear su deformación a través de cambios de resistencia, eliminando la necesidad de arreglos de sensores adicionales y simplificando los mecanismos de control mientras reduce los costos.
El proceso de fabricación de este músculo artificial con autodetección es simple y confiable. Los nanotubos de carbono se mezclan con silicona líquida usando tecnología de dispersión ultrasónica y se recubren uniformemente usando un aplicador de película para crear el cátodo de capa delgada, que también sirve como parte sensora del músculo artificial. El ánodo se fabrica directamente con un corte de malla de metal blando y la capa de actuación se intercala entre el cátodo y el ánodo. Después de que los materiales líquidos se curan, se forma un músculo artificial de rigidez variable con autodetección completo.
Las aplicaciones potenciales de esta tecnología flexible de rigidez variable son muy amplias y van desde la robótica blanda hasta las aplicaciones médicas. La perfecta integración con el cuerpo humano abre posibilidades para ayudar a personas con discapacidades o pacientes a realizar tareas diarias esenciales. Al integrar el músculo artificial con autodetección, los dispositivos robóticos portátiles pueden monitorear las actividades de un paciente y proporcionar resistencia al ajustar los niveles de rigidez, lo que facilita la restauración de la función muscular durante el entrenamiento de rehabilitación.
“Aunque todavía hay desafíos que abordar antes de que estos robots médicos puedan implementarse en entornos clínicos, esta investigación representa un paso crucial hacia la integración hombre-máquina”, destaca el Dr. Zhang. "Proporciona un modelo para el desarrollo futuro de robots blandos y portátiles". El innovador estudio realizado por investigadores de la Universidad Queen Mary de Londres marca un hito importante en el campo de la biónica.
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- Fuente: https://www.nanowerk.com/news2/robotics/newsid=63311.php
