Actuadores lineales en espiral para robótica blanda

Jul 12, 2023

Universidad del Norte de Arizona, Flagstaff

En el campo de la robótica, los investigadores buscan continuamente las formas más rápidas, fuertes, eficientes y económicas de accionar los robots para que realicen los movimientos necesarios para llevar a cabo las funciones previstas.

La búsqueda de nuevas y mejores tecnologías de actuación y robótica "suave" a menudo se basa en los principios de la biomimética, en la que los componentes de la máquina están diseñados para imitar el movimiento de los músculos humanos e, idealmente, para superarlos. A pesar del rendimiento de actuadores como motores eléctricos y pistones hidráulicos, su forma rígida limita la forma en que se pueden desplegar. A medida que los robots hacen la transición a formas más biológicas y las personas solicitan más prótesis biomiméticas, los actuadores deben evolucionar.

Los investigadores han desarrollado una tecnología de músculo artificial de alto rendimiento que permite un movimiento más parecido al humano debido a su flexibilidad y adaptabilidad. Llaman a los actuadores músculos artificiales "cavatappi", en base a su parecido con la pasta cavatappi.

Debido a su estructura enrollada (helicoidal), los actuadores pueden generar más energía, lo que los convierte en una tecnología ideal para aplicaciones de bioingeniería y robótica. En el trabajo inicial del equipo, demostraron que los músculos artificiales cavatappi exhiben métricas específicas de trabajo y potencia diez y cinco veces más altas que los músculos esqueléticos humanos, respectivamente, y a medida que continúan su desarrollo, esperan producir niveles de rendimiento aún más altos.

Los músculos artificiales cavatappi se basan en actuadores de polímero torcido (TPA), que eran potentes, livianos y económicos cuando se introdujeron; sin embargo, también eran muy ineficaces y lentos de accionar porque debían calentarse y enfriarse. Además, su eficiencia es solo del 2 por ciento. Los nuevos actuadores cavatappi utilizan fluido presurizado para actuar, lo que les permite responder mucho más rápido; como resultado, es mucho más probable que sean adoptados. También demuestran una eficiencia contráctil de hasta un 45 por ciento, que es muy alta en el campo de la actuación suave.

La tecnología podría usarse en aplicaciones de robótica blanda, actuadores robóticos convencionales, como robots que caminan, o potencialmente en tecnologías de asistencia como exoesqueletos o prótesis.

El trabajo futuro incluirá el uso de músculos artificiales cavatappi en muchas aplicaciones debido a su simplicidad, así como a su bajo costo, peso ligero, flexibilidad, eficiencia y propiedades de recuperación de energía de tensión, entre otros beneficios.

Para obtener más información, comuníquese con Comunicaciones de la Universidad del Norte de Arizona en Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Necesita habilitar JavaScript para verlo.; 928-523-2282.

Este artículo apareció por primera vez en la edición de agosto de 2021 de Motion Design Magazine.

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