Ciência

Estes Músculos Artificiais Custam Dez Cêntimos e Têm a Força de um Elefante

Os cientistas que os desenvolveram esperam poder utilizá-los em aplicações industriais e próteses. Quinta-feira, 25 Janeiro

Por Elaina Zachos

Há dois anos, uma equipa de cientistas reuniu-se numa cave de uma universidade. Muitos deles nunca tinham produzido artigos científicos e o dinheiro para a investigação fora cedido por fundos de start-ups.

Focados na natureza, os cientistas da Universidade de Colorado Boulder (CU Boulder) propuseram-se a desenvolver um músculo artificial realista que fosse barato, flexível e forte. O trabalho, publicado nas revistas Science e Science Robotics, a 5 de janeiro, apresenta-nos HASEL, um engenho que simula movimentos e consegue regenerar-se.

“Estes cientistas estão a esforçar-se por criar robots mais flexíveis e semelhantes aos humanos, que poderão ser utilizados para melhorar as vidas e o bem-estar das pessoas”, afirmou o reitor da universidade.

MÚSCULOS DO FUTURO

No passado, próteses e outros membros robóticos eram rígidos e compostos por válvulas, tubos e bombas volumosas. Os músculos artificiais já eram flexíveis, mas não respondiam a impulsos elétricos.

Os investigadores do Keplinger Research Group, da CU Boulder, criaram um músculo artificial versátil capaz de se regenerar. O mecanismo é flexível como um polvo, forte como um elefante e rápido como um beija-flor. Com esta nova tecnologia, a equipa espera conseguir criar robots capazes de reproduzir o movimento humano na perfeição.

"No fundo, utilizámos o melhor de cada uma das duas abordagens. Fundimo-las criando uma nova tecnologia”, afirma Christoph Keplinger, professor de Engenharia Mecânica na CU Boulder e responsável pela investigação.

O engenho responsável por criar movimento é um atuador “eletrostático regenerativo hidraulicamente amplificado”, aquilo a que chamamos simplesmente um atuador, ou um músculo HASEL (pronuncia-se "hey-zuhl"). Estes aparelhos não têm bombas; são constituídos por bolsas feitas do mesmo material barato que os pacotes de batatas fritas, que se enchem com um líquido isolado eletricamente, semelhante a óleo de canola. Estes engenhos mudam de forma consoante a voltagem que lhes é aplicada, e o óleo maleável garante ao mecanismo a capacidade de se regenerar.

"Podemos controlá-los com apenas dois fios”, afirma o principal autor do artigo publicado na revista Science Eric Acome, referindo-se aos fios utilizados para alimentar os elétrodos. “Não precisamos de equipamento externo.”

GRUPOS DE TRÊS

Esta investigação destaca três tipos de aplicações para estes músculos, que são finos, transparentes e flexíveis. Um dos modelos é um músculo em forma de donut com os elétrodos posicionados em cada um dos seus lados. Quando a corrente elétrica passa pelo aparelho, o óleo contido na bolsa faz com que este imite um movimento semelhante ao de uma mão a agarrar algo.

Outro músculo artificial é composto por condutores iónicos elásticos, com uma pequena bolsa de líquido. Na presença da eletricidade, o músculo responde com um espasmo, sendo capaz de levantar o equivalente a quase quatro litros de água ou fletir um braço mecânico.

O terceiro, conhecido como o atuador Peano-HASEL, é composto por três pequenas bolsas retangulares presas umas às outras. Estas respondem a alterações de voltagem com tamanha precisão que simulam um músculo real. Os movimentos são tão suaves que o aparelho consegue pegar em framboesas ou em ovos sem os esmagar.

Nick Kellaris, autor do artigo publicado na Science Robotics, explica-nos que produzir estes músculos Peano-HASEL não custa mais de dez cêntimos. Se produzidos em grande escala, poderão até custar menos de um cêntimo cada.

DAS PROTESES ÀS EMBALAGES

Ao contrário dos modelos construídos no passado, o óleo presente no interior dos HASEL consegue suportar eletricidade. Esta propriedade confere ao aparelho a capacidade de se regenerar. As proteções de plástico que suportam os HASEL não se regeneram, mas Keplinger afirma que construir um invólucro com essa capacidade é um dos próximos passos a dar na investigação.

Estes músculos artificiais podem tornar os volumosos robots metálicos mais elegantes e conferir-lhes movimentos parecidos com os dos humanos. Dada a versatilidade do material, Shane Mitchell, coautor do estudo, afirma que estes músculos artificiais podem ser desenhados para aplicações específicas, como próteses.

"Podemos imaginar estes músculos a serem instalados num antebraço, e de repente estão a controlar os dedos de uma mão artificial”, afirma Mitchell.

A tecnologia HASEL também poderá ser útil no desenvolvimento de tecido humano e órgãos artificiais. Os cientistas da CU Boulder já estão a desenvolver um pequeno intestino artificial, que poderá ajudar na formação de médicos e ser usado para testar novos tratamentos.

Com base na sensibilidade com que podemos controlar estes músculos, na sua capacidade de agarrar objetos, Acome acredita que esta tecnologia poderia ser implementada nas indústrias de produção de embalagens e naquelas em que é necessário manusear alimentos.

A equipa de cientistas responsável pelo estudo já está a trabalhar em novos modelos HASEL, capazes de responder a voltagens cinco vezes inferiores às praticadas no estudo. A voltagem utilizada nos estudos é semelhante à de um choque de baixa corrente, como sucede com a eletricidade estática, e não é nociva para os humanos.

"Queremos tornar a robótica o mais realista possível”, afirma Keplinger.

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