Investigadores crean un revolucionario "musculo artificial" que le permite a los robots alzar hasta 4.000 veces su propio peso
Este innovador material combina fuerza y flexibilidad, superando las limitaciones de los músculos artificiales en otros robots previos al adaptarse entre rigidez y elasticidad según la necesidad.
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Un equipo de investigadores del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan (UNIST), en Corea del Sur, logró desarrollar un innovador músculo artificial capaz de levantar hasta 4.000 veces su propio peso. Este avance, publicado en la revista Advanced Functional Materials, podría transformar la fabricación de robots humanoides y dispositivos tecnológicos que requieran precisión y fuerza controlada.
El material creado combina resistencia con flexibilidad, dos propiedades que hasta ahora resultaban difíciles de obtener simultáneamente en este tipo de desarrollos. La característica más destacada de este nuevo músculo es su capacidad para alternar entre estados de rigidez y elasticidad según la necesidad, lo que le permite adaptarse a diferentes tipos de movimiento.
“Esta investigación supera la limitación fundamental de los músculos artificiales tradicionales, que son o bien muy elásticos pero débiles, o bien fuertes, pero rígidos”, explicó Hoon Eui Jeong, autor principal del estudio y profesor de ingeniería mecánica en UNIST. Según el investigador, esta innovación abre la posibilidad de crear robots más versátiles, prótesis avanzadas e interfaces hombre-máquina más intuitivas.
Los retos del desarrollo del músculo artificial
Hasta ahora, el diseño de músculos artificiales enfrentaba un dilema: mejorar la elasticidad reducía la capacidad de carga, y aumentar la rigidez comprometía la movilidad. El nuevo material compuesto surcoreano resuelve esa contradicción mediante una estructura interna que distribuye la tensión y permite mantener la fuerza sin perder flexibilidad.
Este desarrollo logra una eficiencia en términos de potencia, adaptabilidad y durabilidad, cualidades esenciales para el desarrollo de la robótica blanda. Los investigadores señalan que la clave del avance está en la optimización de la “densidad de trabajo”, es decir, la cantidad de energía que el músculo puede generar por unidad de volumen.
Alcanzar una alta densidad sin sacrificar elasticidad ha sido uno de los principales desafíos en el campo. Con este logro, el equipo del UNIST da un paso significativo hacia la creación de robots capaces de imitar con mayor realismo los movimientos humanos, lo que podría revolucionar tanto la robótica industrial como el diseño de prótesis y dispositivos biomédicos.
¿Cuáles son las características del "músculo artificial"?
Los investigadores surcoreanos describieron su creación como un “actuador compuesto magnético de alto rendimiento”, un término que resume la complejidad química y funcional de este nuevo músculo artificial. Se trata de un material formado por polímeros interconectados que imitan los procesos naturales de contracción y relajación muscular.
La clave de su desempeño radica en la combinación de flexibilidad, fuerza y control magnético, lo que permite ajustar su rigidez con precisión y hacerlo apto para una amplia gama de aplicaciones en robótica y bioingeniería.
Uno de los polímeros principales del compuesto puede modificar su nivel de rigidez al estar inmerso en una matriz con micropartículas magnéticas en su superficie. Estas partículas son controlables mediante campos magnéticos, lo que otorga al músculo una capacidad de movimiento ajustable y coordinada. Este principio de “rigidez variable” permite que el actuador se endurezca cuando debe levantar peso y se ablande cuando necesita contraerse, reproduciendo así de manera más fiel la dinámica de un músculo humano.
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Así se desarrolló el "musculo artificial"
Esta arquitectura dual resuelve uno de los mayores desafíos en la ingeniería de músculos sintéticos: la relación inversa entre elasticidad y rigidez. Los investigadores reforzaron la red física incorporando micropartículas de neodimio-hierro-boro (NdFeB), tratadas con un líquido incoloro (octadeciltriclorosilano), que se dispersan por toda la matriz polimérica para mejorar la respuesta magnética del material.
Gracias a esta innovadora estructura, el músculo artificial, que pesa apenas 1,13 gramos, puede levantar hasta 5 kilogramos, es decir, unas 4.400 veces su propio peso. En términos de rendimiento, supera ampliamente a su referente biológico: mientras un músculo humano se deforma cerca de un 40 % durante la contracción, el nuevo material alcanza un 86,4 % de deformación, generando una densidad de trabajo de 1.150 kJ/m³, unas treinta veces mayor que la del tejido muscular natural.
Para validar sus resultados, los científicos emplearon un ensayo de tracción uniaxial, una prueba mecánica en la que se aplica fuerza hasta fracturar el material para medir su resistencia máxima y su elongación. El experimento demostró que el músculo mantiene su rendimiento tras múltiples ciclos de contracción y relajación, confirmando su durabilidad y estabilidad operativa.
