Mecânica

Músculos artificiais criam motores elétricos macios e flexíveis

Músculos artificiais criam motores elétricos macios e flexíveis
Quando uma tensão é aplicada, as cargas elétricas que se acumulam nos eletrodos produzem forças eletrostáticas que deformam os músculos artificiais, que formam as diversas seções das rodas.[Imagem: Iain A. Anderson]

Motores macios

Os motores elétricos normalmente são construídos com materiais duros, rígidos e densos, como aço, cobre e alumínio.

Como há motores elétricos nos mais diversos lugares, de automóveis e aviões até brinquedos e escovas de dentes, os engenheiros começam a procurar soluções para a construção de motores mais leves e não tão rígidos.

O Dr. Iain Anderson, do Laboratório de Biomimética da Universidade de Auckland, na Austrália, acredita que há muitas vantagens na construção desses "motores macios".

"Esses motores macios poderão ser usados em dispositivos manipuladores para microcirurgias e em equipamentos robóticos flexíveis," afirma ele.

"Motores alternativos construídos com materiais macios e de baixa densidade podem abrir novas oportunidades de design para a criação de motores que sejam mais simples, mais baratos, moldáveis e flexíveis," continua.

Motores de músculos artificiais

E o Dr. Anderson acaba de demonstrar suas ideias na forma de motores elétricos cujas rígidas bobinas de cobre são substituídas por músculos artificiais, feitos de polímeros flexíveis.

Os motores flexíveis não são simplesmente rotativos: eles apresentam uma gama muito mais variada de movimentos, sem depender dos tradicionais rolamentos e bobinas.

O elemento central dos motores flexíveis são os músculos artificiais, fabricados com um elastômero dielétrico - essencialmente uma membrana plástica com eletrodos esticáveis nas suas superfícies livres.

Quando uma tensão é aplicada, as cargas elétricas que se acumulam nos eletrodos produzem forças eletrostáticas que deformam o músculo artificial.

Cargas de polaridades opostas fazem os eletrodos se atraírem, comprimindo o elastômero. Cargas opostas expandem o músculo artificial. Quando a carga é retirada, o material volta ao seu estado original.

A combinação desses movimentos permite a criação de motores para uma grande gama de funções e aplicações.

Controle do eixo

Um dos modelos desenvolvidos pelo pesquisador converte um movimento vertical em movimento rotativo. Se a aplicação permitir o uso de engrenagens, o motor resultante pode ter apenas seis peças. Mas é possível dispensar totalmente as engrenagens e rolamentos, construindo um motor totalmente flexível, um pouco mais complicado.

"Em suma, nós desenvolvemos um motor de músculos artificiais sem rolamentos, com diferentes modos de atuação, com um grande gama de movimentos," conclui o pesquisador.

Um complicador dos motores flexíveis é que o sistema de inversão de cargas e desligamento da carga que controla os músculos artificiais exige que se saiba, a cada momento, a posição exata do eixo.

Para isso, os pesquisadores estão agora desenvolvendo um sistema de sensores capaz de monitorar a posição do eixo a cada instante. As informações dos sensores serão usadas como entradas no sistema de controle elétrico, automatizando a operação do motor flexível.

Bibliografia:

Bearing-less artificial muscle motors with different actuation modes have a wide range of movement
Iain A. Anderson
SPIE
Vol.: Published online
DOI: 10.1117/2.1201105.003741




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