La mano pesa alrededor de 100 gramos y es comparable en tamaño a una mano humana. Los actuadores están diseñados para que puedan soportar más de 1.000 veces su peso, dependiendo del material utilizado para fabricarlos.

Músculos neumáticos artificiales que consisten en estructuras impresas en 3D que pueden extenderse y contraerse según sea necesario: este es el diseño innovador de los actuadores GRACE ideados por investigadores del Istituto Italiano di Tecnologia (IIT, Instituto Italiano de Tecnología) en Génova y la Scuola Superiore Sant 'Anna (SSSA, Escuela de Estudios Avanzados Sant'Anna) en Pisa. El trabajo ha sido descrito en Science Robotics y los investigadores mostraron la versatilidad de los actuadores en una demostración inicial, una mano neumática que comprende 18 GRACE diferentes, fabricados en un solo proceso de impresión.

 

La creación de músculos artificiales es un objetivo muy ambicioso en el campo de la robótica, ya que, en la naturaleza, el tejido muscular tiene características complejas que permiten movimientos muy versátiles, desde contracciones rápidas y potentes hasta pequeños y precisos cambios en la forma del cuerpo, como los humanos. expresiones faciales. Aunque las fibras musculares individuales solo pueden contraerse, es su disposición específica en arquitecturas musculares complejas lo que permite deformaciones articulares como movimientos de flexión, torsión y antagonistas.

 

El equipo de investigación trabajó en este problema partiendo de los actuadores neumáticos individuales. Cada actuador puede expandirse, extenderse y contraerse simplemente por medio de su forma geométrica, similar a un eje con pliegues, que comprende una sola unidad que puede ser impresa en 3D y fabricada con diferentes materiales y en diferentes tamaños. Varios GRACE, un acrónimo de GeometRy-based Actuators able to Contract and Elongate, se pueden imprimir ensamblados en arquitecturas complejas para proporcionar los tipos de movimiento requeridos.

 

"Su tamaño está limitado únicamente por la tecnología de fabricación utilizada", comentó Corrado De Pascali, primer autor del estudio y estudiante de doctorado en el laboratorio Bioinspired Soft Robotics del IIT en Génova y en el Instituto BioRobotics de SSSA en Pisa. “Se pueden construir en diferentes tamaños, y podemos variar sus prestaciones, tanto en deformación como en resistencia, y fabricarlos con diversos materiales y tecnologías, incluso ya incorporados a las estructuras a fabricar”.

 

Los investigadores demostraron las características de GRACE imprimiendo una mano neumática, usando una impresora 3D comercial, en un solo proceso de impresión. El material utilizado fue una resina blanda y consta de 18 GRACE de diferentes tamaños y formas, de forma que con una presión de unas décimas de bar es posible doblar los dedos, torcer la palma y girar la muñeca. La mano pesa alrededor de 100 gramos y es comparable en tamaño a una mano humana.

 

Los actuadores están diseñados para que puedan soportar más de 1.000 veces su peso dependiendo del material utilizado para fabricarlos. De hecho, las fuerzas generadas y las presiones requeridas pueden incrementarse o reducirse utilizando materiales con mayor o menor rigidez, así como modificando el espesor de la membrana que constituye estos actuadores manteniendo las mismas prestaciones de contracción y extensión.

 

Los actuadores GRACE tienen características ideales para su aplicación en diversas soluciones robóticas, utilizando técnicas simples a costos muy bajos. Su facilidad de fabricación también los hace replicables fuera de los laboratorios de investigación, como en los fab labs disponibles para los fabricantes.

 

Estos resultados se obtuvieron como parte de los estudios sobre musculatura animal previstos por el proyecto europeo FET (Future and Emerging Technologies) Proboscis coordinado por Lucia Beccai, y como parte de la investigación sobre robótica inspirada en organismos vivos realizada por Bioinspired Soft Robotics del IIT en Génova. coordinado por Barbara Mazzolai, y en colaboración con el Instituto BioRobotics de SSSA en Pisa.

 

Más información e imagen: https://opentalk.iit.it