El músculo artificial cambia la rigidez con el voltaje

Aug 02, 2023

2 de agosto de 2023 Conn Hastings Materiales, Rehabilitación, Cirugía

Los científicos de la Universidad Queen Mary de Londres han desarrollado un músculo artificial que puede cambiar de blando a duro en respuesta a un cambio de voltaje. La tecnología tiene como objetivo imitar los músculos humanos tanto en sus movimientos como en su capacidad para detectar fuerzas y deformaciones. El músculo se fabrica utilizando nanotubos de carbono que han sido recubiertos con silicona para formar un cátodo que también puede detectar fuerzas, y un ánodo hecho de una malla metálica blanda, formando una capa de actuación entre el ánodo y el cátodo. El músculo artificial resultante puede pasar sin problemas de blando a duro, contrayéndose mientras lo hace, mientras siente su propia deformación. Los investigadores esperan que la tecnología sea de gran valor para los robots médicos blandos, como por ejemplo en componentes de prótesis robóticas o equipos de rehabilitación.

La robótica blanda tiene un enorme potencial en el campo médico. La naturaleza flexible y flexible de estos componentes robóticos significa que son muy adecuados para interactuar con tejidos blandos sin causar daños, a diferencia de los componentes eléctricos más rígidos. Sin embargo, hasta la fecha, muchos sistemas robóticos blandos han utilizado actuadores de estilo neumático, donde las fuerzas de compresión que actúan sobre gases o líquidos encerrados producen movimiento.

Esto tiene sus usos, pero no imita con precisión nuestros músculos, que funcionan de manera completamente diferente a través de la acción de las fibras musculares, haciendo que el músculo pase de blando a duro sin problemas a medida que se contrae. Además, los actuadores simples tienen una capacidad limitada para detectar su propio entorno y medir la fuerza que ejercen y las fuerzas que actúan sobre ellos.

Este último músculo artificial lleva la actuación robótica suave al siguiente nivel. Tiene una flexibilidad y capacidad de estiramiento similares a las del músculo natural, soporta un estiramiento del 200% a lo largo de su longitud y puede pasar de blando a duro, un cambio de rigidez de 30 veces, a medida que se contrae bajo la influencia del voltaje eléctrico. Su capacidad de respuesta eléctrica también significa que puede actuar más rápidamente que los actuadores blandos convencionales.

"Dotar a los robots, especialmente a los fabricados de materiales flexibles, con capacidades de autodetección es un paso fundamental hacia una verdadera inteligencia biónica", dijo Ketao Zhang, investigador involucrado en el estudio. “Si bien todavía quedan desafíos por abordar antes de que estos robots médicos puedan implementarse en entornos clínicos, esta investigación representa un paso crucial hacia la integración hombre-máquina. Proporciona un modelo para el desarrollo futuro de robots blandos y portátiles”.

Estudio publicado en la revista Advanced Intelligent Systems: un músculo artificial con autodetección eléctrica y rigidez variable

Vía: Universidad Queen Mary de Londres

Conn Hastings

Conn Hastings recibió un doctorado del Royal College of Surgeons de Irlanda por su trabajo en la administración de fármacos, investigando el potencial de los hidrogeles inyectables para administrar células, fármacos y nanopartículas en el tratamiento del cáncer y las enfermedades cardiovasculares. Después de obtener su doctorado y completar un año de investigación postdoctoral, Conn siguió una carrera en publicaciones académicas, antes de convertirse en escritor y editor científico a tiempo completo, combinando su experiencia en las ciencias biomédicas con su pasión por la comunicación escrita.