Atuadores lineares em espiral para robótica leve

Jul 12, 2023

Universidade do Norte do Arizona, Flagstaff

No campo da robótica, os pesquisadores estão continuamente procurando as formas mais rápidas, mais fortes, mais eficientes e de menor custo para acionar robôs para fazer os movimentos necessários para realizar suas funções pretendidas.

A busca por novas e melhores tecnologias de atuação e robótica "suave" é frequentemente baseada em princípios de biomimética, nos quais os componentes da máquina são projetados para imitar o movimento dos músculos humanos e, idealmente, superá-los. Apesar do desempenho de atuadores como motores elétricos e pistões hidráulicos, sua forma rígida limita como eles podem ser implantados. À medida que os robôs passam para formas mais biológicas e as pessoas pedem mais próteses biomiméticas, os atuadores precisam evoluir.

Os pesquisadores desenvolveram uma tecnologia muscular artificial de alto desempenho que permite movimentos mais semelhantes aos humanos devido à sua flexibilidade e adaptabilidade. Eles chamam os músculos artificiais de "cavatappi" dos atuadores, com base em sua semelhança com a massa cavatappi.

Devido à sua estrutura em espiral (helicoidal), os atuadores podem gerar mais energia, tornando-os uma tecnologia ideal para aplicações de bioengenharia e robótica. No trabalho inicial da equipe, eles demonstraram que os músculos artificiais cavatappi exibem métricas específicas de trabalho e potência dez e cinco vezes maiores que os músculos esqueléticos humanos, respectivamente, e à medida que continuam o desenvolvimento, esperam produzir níveis ainda mais altos de desempenho.

Os músculos artificiais cavatappi são baseados em atuadores de polímeros torcidos (TPAs), que eram poderosos, leves e baratos quando foram introduzidos; no entanto, eles também eram muito ineficientes e lentos para atuar porque precisavam ser aquecidos e resfriados. Além disso, sua eficiência é de apenas cerca de 2%. Os novos atuadores cavatappi usam fluido pressurizado para atuar, permitindo que respondam muito mais rapidamente; como resultado, eles são muito mais propensos a serem adotados. Eles também demonstram eficiência contrátil de até cerca de 45%, o que é muito alto no campo de atuação suave.

A tecnologia pode ser usada em aplicações de robótica leve, atuadores robóticos convencionais, como robôs ambulantes, ou potencialmente em tecnologias assistivas, como exoesqueletos ou próteses.

O trabalho futuro incluirá o uso de músculos artificiais cavatappi em muitas aplicações devido à sua simplicidade, bem como seu baixo custo, peso leve, flexibilidade, eficiência e propriedades de recuperação de energia de tensão, entre outros benefícios.

Para obter mais informações, entre em contato com a Northern Arizona University Communications em Este endereço de e-mail está protegido contra spambots. Você deve habilitar o JavaScript para visualizá-lo.; 928-523-2282.

Este artigo apareceu pela primeira vez na edição de agosto de 2021 da Motion Design Magazine.

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