Impresión tridimensional de músculos artificiales en un solo paso

Aunque los avances tecnológicos han hecho posible que los músculos artificiales se contraigan de la misma manera que lo hacen los músculos humanos, no han podido igualar la versatilidad y la gracia del movimiento que estos últimos permiten. Unos investigadores apoyados por el proyecto PROBOSCIS, financiado con fondos europeos, se han acercado un paso más a este objetivo con su novedoso diseño de músculos artificiales neumáticos impresos en tres dimensiones (3D). Su trabajo se publicó en la revista «Science Robotics».

Llamados actuadores basados en geometría que se contraen y extienden (GRACE, por sus siglas en inglés), las estructuras similares a los músculos que crearon los investigadores pueden extenderse y contraerse según sea necesario simplemente gracias a su forma geométrica, que se asemeja a un huso con pliegues. Como se informó en un artículo publicado en «Innovation Origins», el número y tipo de GRACE utilizados se puede elegir mediante un modelo matemático, según lo que el músculo tenga que realizar y el movimiento requerido.«Los músculos artificiales de última generación son buenos, el problema es ensamblarlos y personalizarlos. El dispositivo que creamos ofrece un alto grado de flexibilidad, ya que la contracción y la extensión se pueden personalizar. Además, los GRACE permiten que el músculo se estire», afirma en el artículo el primer autor del estudio, el estudiante de doctorado Corrado De Pascali del Instituto Italiano de Tecnología, entidad coordinadora del proyecto PROBOSCIS.

Los GRACE se pueden fabricar en diferentes tamaños y con distintos materiales, lo que posibilita una amplia gama de movimientos realistas. «Su tamaño está limitado únicamente por la tecnología de fabricación que se utiliza», señala el investigador, esta vez en un comunicado de prensa publicado en «EurekAlert!». «Se pueden realizar en diferentes tamaños y podemos variar su rendimiento, tanto en términos de deformación como de resistencia, y fabricarlos con diversos materiales y tecnologías, incluso ya incorporados en las estructuras que van a fabricarse». Esto simplifica y agiliza la creación de los prototipos y la fabricación de los dispositivos neumáticos basados en músculos artificiales.

El equipo del proyecto demostró la versatilidad de sus actuadores mediante una mano neumática que se imprimió en 3D en un solo paso con una impresora 3D comercial. Con un peso de alrededor de cien gramos y un tamaño similar a una mano humana, la mano artificial consta de dieciocho GRACE de diferentes formas y tamaños. Cada dedo está formado por tres pequeños GRACE. Como se describe en el artículo de «Innovation Origins», cuando los músculos neumáticos están inflados, tiran de los tendones, lo que permite que los dedos se extiendan y flexionen. Cada dedo tiene una línea neumática autónoma, lo que permite que cada uno pueda ser desactivado por separado. Además, la muñeca tiene cuatro GRACE más grandes, dos en cada lado. Con esta disposición, la presión de solo unas décimas de bar es suficiente para doblar los dedos, rotar la muñeca o flexionar la palma.

El material elegido para la mano es la resina blanda. En el artículo de «Innovation Origins», De Pascali explica cómo la elección del material afecta al actuador: «Elegir un filamento en vez de otro cambia las fuerzas que puede ejercer un GRACE. Un material más rígido puede aguantar presiones más altas que uno más blando, por lo que puede levantar cargas mayores, de hasta más de mil veces su peso».

Como parte del proyecto PROBOSCIS (Proboscidean sensitive soft robot for versatile gripping), el equipo está desarrollando un brazo robótico inspirado en la trompa de un elefante. Según el investigador, el brazo «estará hecho de miles de GRACE, todos impresos de una sola vez».

Para más información, consulte:

Sitio web del proyecto PROBOSCIS