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Novo músculo artificial ultrafino é aposta para robótica “mole”

Peça usa material desenvolvido por nanotecnologia, e foi empregada primeiro em obra de arte robótica

KAIST/Divulgação

Um músculo artificial ultrafino, adequado para a chamada “robótica mole”, foi desenvolvido por pesquisadores do Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia (KAIST). O estudo, recentemente publicado na revista Science Robotics, foi demonstrado em uma apresentação de arte cinética, a partir do florescer de uma flor robótica, de borboletas robóticas dançantes e de folhas de árvores esvoaçantes. 

O equivalente robótico de um músculo que pode se mover é chamado de atuador. O atuador se expande, se contrai ou gira como fazem fibras musculares, usando algum estímulo como a eletricidade. Engenheiros de todo o mundo se esforçam para desenvolver atuadores mais dinâmicos, com respostas rápidas, pouco risco de quebrar ao dobrar e que sejam muito duráveis. Esses músculos robóticos macios podem ter uma ampla variedade de aplicações, que vão desde equipamentos eletrônicos até próteses avançadas.

A equipe do Centro de Iniciativa de Pesquisa Criativa para Nano-Engenharia Funcionalmente Antagonística da KAIST desenvolveu um músculo artificial muito fino, responsivo, flexível e durável. O atuador parece uma tira fina de papel de cerca de uma polegada de comprimento. Eles usaram um tipo particular de material chamado MXene —   uma classe de compostos que têm camadas com poucos átomos de espessura.

O material MXene escolhido (chamado de T3C2Tx) é feito de finas camadas de compostos de titânio e carbono. Ele não é flexível por si só; folhas do material se soltam do atuador quando dobradas em um giro. Isso foi resolvido quando o MXene foi “ionicamente reticulado” — ou seja, conectado por meio de uma ligação iônica — a um polímero sintético. A combinação de materiais tornou o atuador flexível, mantendo a força e a condutividade, o que é crucial para movimentos impulsionados pela eletricidade.

Essa combinação particular teve um desempenho melhor do que outras. O atuador respondeu muito rapidamente a baixa tensão e funcionou por mais de cinco horas em movimento contínuo.

Para provar que o minúsculo músculo robótico funciona, a equipe incorporou o atuador a obras de arte: um broche inspirado em origami, que imita como uma flor de narciso desdobra suas pétalas quando uma pequena quantidade de eletricidade é aplicada nele. Eles também projetaram borboletas robóticas que movem suas asas para cima e para baixo, e fizeram as folhas de uma escultura de árvore vibrar.

“A robótica mole e a arte cinética demonstram como os músculos robóticos podem ter aplicações divertidas e bonitas”, diz Il-Kwon Oh, principal autor do artigo e professor de engenharia mecânica. “Também mostra o enorme potencial dos músculos artificiais pequenos para uma variedade de usos, tais como sistemas de feedback háptico (ligado às sensações táteis)  e dispositivos biomédicos ativos”.

A equipe planeja investigar aplicações mais práticas de atuadores macios baseados em MXene e outras aplicações de nanomateriais bidimensionais feitos com MXene.

KAIST