Gli scienziati dell'ETH hanno presentato sulla rivista Science Advances muscoli artificiali per robot che offrono numerosi vantaggi rispetto ai modelli esistenti. Sono leggeri, flessibili, impermeabili e robusti e funzionano anche a bassa tensione.
In linea di principio, i muscoli artificiali funzionano come i muscoli naturali: si contraggono sotto l'influenza di un impulso elettrico. Ma a differenza della loro controparte naturale, i muscoli artificiali non sono costituiti da cellule e fibre, ma piuttosto da una sacca piena di olio.
La borsa contiene elettrodi che, se esposti ad alta tensione, generano cariche opposte. Quindi spingono l'olio in un'area della cisti senza elettrodi. Il sacco si contrae quindi in modo simile a un muscolo biologico.
>> Funzione muscolare artificiale:
Il lavoro del muscolo artificiale e la sua tasca piena d'olio. Quando gli elettrodi sono esposti ad alta tensione, generano cariche opposte. L'olio viene spinto nella zona della cisti priva di elettrodi: la cisti si contrae così come un muscolo biologico. [Gravert & al. – Science 2024/ETH Zurich]
Tuttavia, finora l'implementazione è stata molto problematica: tali motori funzionano solo con tensioni molto elevate, comprese tra 6.000 e 10.000 volt, ha dichiarato martedì in un comunicato stampa il Politecnico federale di Zurigo (ETH Zurigo).
Pertanto, dovevano essere collegati ad amplificatori pesanti e ad alta tensione, poiché non funzionano in acqua e non sono sicuri per l'uomo. Così Robert Kachmann, professore di robotica all'ETH di Zurigo, Stefan Daniel Gravert ed Elia Farini volevano sviluppare un muscolo artificiale più sicuro e leggero.
>> Frizione indipendente controllata dal blocco di ritegno degli attuatori HALVE:
Basso voltaggio
Pertanto, gli scienziati hanno progettato un nuovo involucro costituito da diversi strati di materiali fotovoltaici in grado di immagazzinare grandi quantità di energia elettrica. Ciò ha permesso di ottenere un attuatore di grande potenza nonostante la bassa tensione. Inoltre, la batteria e l'alimentatore da 900 V pesano insieme solo 15 grammi.
Gli scienziati zurighesi hanno creato un pesce lungo circa 30 centimetri che nuota in modo flessibile nell'acqua. Il pesce robotico è costituito da una testa contenente componenti elettronici e un corpo flessibile a cui sono collegati i motori. Questi motori si muovono alternativamente in modo ritmico, creando un movimento natatorio.
>> Un pesce artificiale non collegato guidato da due semimotori contrapposti che nuotano nell'acqua del rubinetto:
“Per i pesci possiamo anche dimostrare il vantaggio generale di questi attuatori: gli elettrodi sono protetti dall'ambiente e, viceversa, anche l'ambiente è protetto dagli elettrodi. Possiamo quindi far funzionare questi attuatori elettrostatici in acqua o, ad esempio, toccateli”, spiega Robert Catchman, citato nel comunicato stampa.
La struttura a strati delle borse presenta un altro vantaggio: i nuovi attuatori sono molto più forti di altri muscoli artificiali. Tali muscoli potrebbero un giorno essere utilizzati in nuovi tipi di robot, protesi o “indossabili”, ovvero tecnologie indossate sul corpo, a seconda Conclusioni Scienziati.
ats/sjaq
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