Tendões artificiais impulsionam robôs biohíbridos com força e precisão
Cientistas desenvolveram uma inovação significativa na área da robótica biohíbrida, permitindo que robôs impulsionados por músculos cultivados em laboratório realizem movimentos com maior potência e velocidade. A chave para este avanço reside na implementação de tendões artificiais, que prometem expandir as aplicações dos robôs musculares em diversos campos, desde microcirurgias até exploração de ambientes hostis e tarefas cotidianas.
A pesquisa focou na combinação de músculos vivos com tendões feitos de hidrogel, um material resistente e flexível capaz de transmitir a força muscular de forma mais eficiente. O resultado prático dessa inovação é notável: garras robóticas equipadas com essa tecnologia demonstraram capacidade de pinçar objetos com uma força 30 vezes superior e uma velocidade três vezes maior em comparação com designs anteriores.
Em um estudo detalhado, pesquisadores conectaram os tendões de hidrogel às extremidades de músculos cultivados em laboratório, criando uma “unidade músculo-tendão” que se liga à estrutura sintética da garra robótica. Essa abordagem modular facilita o desenvolvimento de uma ampla gama de aplicações robóticas, permitindo que o músculo trabalhe de forma mais eficiente, evitando o desperdício de tecido e reduzindo o risco de rupturas, tudo isso mantendo o desempenho ao longo de milhares de ciclos de contração.
Para otimizar o sistema, os cientistas modelaram a unidade músculo-tendão utilizando molas para representar o músculo, o tendão e a estrutura da garra. Essa modelagem permitiu determinar a rigidez ideal dos tendões, garantindo movimentos mais rápidos e potentes. As garras robóticas demonstraram um aumento significativo na velocidade de pinçamento, um aumento notável na força e uma redução na quantidade de músculo necessária, o que elevou a relação potência/peso em 11 vezes. Além disso, o sistema demonstrou consistência ao longo de milhares de ciclos, e sua modularidade facilita a adaptação a outros robôs biohíbridos.
A utilização de músculos vivos oferece vantagens exclusivas, pois cada célula atua como um atuador independente, com a capacidade de se fortalecer e se curar naturalmente. Isso abre caminho para a criação de robôs menores, mais eficientes e adaptáveis, características difíceis de alcançar com atuadores tradicionais. A resistência dos tendões garante que a força seja transmitida de forma eficiente, evitando rompimentos musculares e otimizando o movimento.
Com a validação dos tendões artificiais, o foco agora se volta para o desenvolvimento de revestimentos protetores que imitam a pele humana, tornando os robôs mais resistentes a condições externas e aproximando-os ainda mais da biologia humana. No futuro, robôs musculares poderão explorar ambientes perigosos, realizar cirurgias em microescala ou atuar como assistentes autônomos em tarefas delicadas, demonstrando o potencial transformador dessa tecnologia.