Motor portátil alimenta músculos artificiais de exoesqueletos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 11/07/2024

Demonstrações do novo motor (embaixo) em dispositivos assistivos ainda não otimizados.
[Imagem: Antonio Di Lallo et al. - 10.1002/aisy.202400171]

Motor fluídico

Um motor fluídico leve o suficiente para ser portátil mostrou-se capaz de acionar robôs macios que imitam os músculos humanos, para uso em dispositivos de movimento assistido, como próteses e exoesqueletos.

O que diferencia o novo motor é a sua capacidade de gerar força significativa sem estar preso a uma fonte de energia externa.

"Robôs macios movidos por motores fluidos - como ação hidráulica ou pneumática - podem ser usados para imitar o comportamento dos músculos de uma forma que os robôs rígidos não conseguem," explicou o professor Hao Su, da Universidade Estadual da Carolina do Norte, nos EUA. "Isso torna esses robôs particularmente atraentes para uso em dispositivos assistivos, que melhorem a capacidade das pessoas de moverem seus membros superiores ou inferiores."

Apesar das muitas demonstrações nesse sentido, a maioria dos motores fluídicos fica conectada fisicamente a uma fonte de energia externa que os aciona, como um grande compressor de ar. Isso limita significativamente sua utilidade. E os motores fluídicos anteriores que não ficam ligados a fontes de energia externas não eram capazes de gerar muita força, o que também limitava a sua utilidade.

"Nosso trabalho aqui supera esses dois desafios," disse Su. "Nosso motor fluídico não está preso a uma fonte externa, mas ainda pode gerar até 580 Newtons de força."

Os ganhos do novo motor (esquerda) em relação à tecnologia atual (direita) são enormes. Embaixo, seu princípio de funcionamento e acionamento do músculo artificial.
[Imagem: Antonio Di Lallo et al. - 10.1002/aisy.202400171]

Acionamento de dispositivos assistivos

O novo motor funciona bombeando óleo para dentro e para fora de uma câmara em um robô macio, fazendo com que o robô macio atue como um músculo artificial, que flexiona e relaxa.

A bomba do motor fluídico é acionada por um motor de alto torque, alimentado por bateria, que permite gerar uma pressão significativa, permitindo que o músculo artificial exerça uma força igualmente significativa.

"Descobrimos que fomos capazes de gerar uma quantidade de força sem precedentes para um motor desconectado, mantendo baixo o peso do motor fluídico," disse o pesquisador Antonio Di Lallo. "E a eficiência máxima do nosso motor fluídico é maior do que os motores portáteis e sem amarras anteriores."

Em uma avaliação do efeito da assistência provida pelo motor à atividade do músculo bíceps, a atividade muscular foi reduzida em 39% com a assistência ao levantar um peso de 5 kg, em comparação com a condição sem uso do dispositivo. Em uma demonstração de maior força auxiliar, o músculo artificial levantou um objeto de 20 kg a 18 mm do chão.

"Conforme sugerido por estes exemplos, a unidade desenvolvida oferece oportunidades para a implantação livre de músculos artificiais para assistência nos membros inferiores e superiores. Serão necessários mais refinamentos para adaptar o projeto e o controle do dispositivo aos requisitos ou objetivos específicos da aplicação," concluiu a equipe.

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