Mușchii artificiali biodegradabili sunt o tehnologie în progres care ar putea permite roboților să funcționeze ca niște organisme vii. Ei deschid noi posibilități pentru modul în care roboții pot modela lumea din jurul nostru, conform Techxplore.
O echipă internațională de cercetători de la Institutul Max Planck pentru Sisteme Inteligente (MPI-IS) din Stuttgart (Germania), Universitatea Johannes Kepler (JKU) din Linz (Austria) și Universitatea din Colorado (CU Boulder), Boulder (SUA) au colaborat pentru a proiecta un mușchi artificial complet biodegradabil, de înaltă performanță, bazat pe gelatină, ulei și bioplastice.
Acești mușchi prietenoși cu mediul pot fi utilizați la un braț robotic, după cum se vede în videoclipul de mai sus. Acolo, ei ajută la colectarea deșeurilor.
Atunci când se uzează, mușchii artificiali biodegradabili se aruncă pur și simplu la coșul de gunoi. Ei se biodegradează complet în decurs de șase luni.
„Vedem o nevoie urgentă de materiale durabile în domeniul accelerat al roboticii soft. Piesele biodegradabile ar putea oferi o soluție durabilă. Sunt utile mai ales pentru aplicații de unică folosință, cum ar fi pentru operațiuni medicale, misiuni de căutare, salvare și manipulare a substanțelor periculoase. Ele pot fi aruncate în gropile de gunoi când se uzează. Roboții viitorului ar putea deveni compost pentru creșterea plantelor”, a spus cercetătorul Ellen Rumley.
Mușchii artificiali biodegradabili, soluție pentru tehnologia viitorului
Rumley este co-primul autor al lucrării „Actuatori electrohidraulici biodegradabili pentru roboți moi sustenabili”. Aceasta va fi publicată în Science Advances.
Cercetătorii au construit un mușchi artificial acționat electric numit HASEL. Practic, e vorba de o pungă de plastic umplută cu ulei care e parțial acoperită de niște electrozi. Aplicarea unei tensiuni înalte pe electrozi determină o acumulare de sarcini opuse. Astfel, se generează o forță care împinge uleiul într-o zonă fără electrozi a pungii. Această migrare a uleiului face ca punga să se contracte, la fel ca un mușchi adevărat.
Pentru funcționarea mușchiului artificial e important ca materialele care formează punga de plastic și uleiul să fie izolatori electrici, care pot suporta solicitările electrice mari generate de electrozii încărcați.
„A fost important pentru noi să facem electrozi potriviți pentru aceste aplicații de înaltă performanță, dar cu componente ușor disponibile și o strategie de fabricație accesibilă. Deoarece formula noastră prezentată poate fi integrată cu ușurință în diferite tipuri de sisteme acționate electric, ea servește ca element de bază pentru viitoare aplicații biodegradabile”, a spus omul de știință David Preninger.
Cum au procedat cercetătorii în crearea mușchiului
Apoi, ei au găsit materiale plastice biodegradabile adecvate. Inginerii au avut în vedere proprietăți precum rata de degradare sau rezistența mecanică.
Unele materiale bioplastice au arătat o bună compatibilitate cu electrozii de gelatină și o izolație electrică suficientă. HASEL-urile realizate dintr-o combinație de materiale au fost capabile să reziste chiar și la 100.000 de cicluri de acționare la câteva mii de volți. Acest lucru s-a întâmplat fără a exista defecțiuni electrice sau pierderi de performanță. Acum, se pare că acești mușchi sunt competitivi din punct de vedere electromecanic cu omologii lor non-biodegradabili. Acest lucru reprezintă un plus pentru promovarea durabilității acestor membrane artificiale.
„Arătând performanța remarcabilă a acestui nou sistem de materiale, oferim un stimulent pentru comunitatea robotică să considere materialele biodegradabile ca o opțiune de material viabilă pentru construirea roboților. Faptul că am obținut rezultate atât de grozave cu bio-plasticul, sperăm să îi motiveze și pe alți oameni de știință să creeze noi materiale având în vedere performanța electrică optimizată”, a mai spus. Ellen Rumley.
Cu tehnologia verde tot mai prezentă, proiectul acesta este un pas important către o schimbare de paradigmă în robotica soft. Utilizarea materialelor biodegradabile pentru construirea mușchilor artificiali este doar un pas către pavarea unui viitor pentru tehnologia robotică durabilă.
