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Soft Robots: presentato un robot che funziona grazie alla pressione dell’aria

Gli accademici della Eindhoven University of Technology (TU/e), hanno preso spunto da qualcosa di veramente insolito per la loro ricerca, ma che gli ha permesso di fare un passo avanti nel mondo della soft robotics

Categorie Io, Robot

Di recente, vi avevamo parlato di dispositivi robotici “fluidi” in grado di avere una certa autonomia, rientranti nella categoria dei soft robots. Uno dei loro principali scogli però, era proprio la durata della batteria che, sebbene da record, limitava comunque l’utilizzo dell’apparecchiatura. Oltre a ciò il sogno ultimo dei progettisti è un robot che non solo si muova da solo, ma reagisca anche all’ambiente circostante. A questo hanno pensato i ricercatori della Eindhoven University of Technology (TU/e), i quali hanno trovato ispirazione da un componente piuttosto comune del vivere quotidiano.

Soft robots: l’inusuale intuizione da un oggetto comune

Uno degli scienziati a capo del progetto afferma:

Vogliamo realizzare robot senza un computer centrale, che si muovano e reagiscano all’ambiente circostante grazie a riflessi incorporati in loro stessi

Bas Overvelde

Nella rivista Matter, il suo team presenta un robot che funziona grazie alla pressione dell’aria (senza componenti elettronici). Inoltre – qui la particolarità – cammina e cambia ritmo rispondendo all’ambiente grazie a una valvola progettata ad hoc.

Chiamata “hysteretic valve” nella pubblicazione sulla rivista Matter, potrebbe essere scambiata per una variazione dell’apertura di una bottiglia di ketchup. Questa assicura che il contenuto della bottiglia fuoriesca normalmente, senza eccessi, in modo da poterlo dosare a dovere. Ma alle volte il ketchup schizza se qualcuno lo tiene capovolto e lo schiaccia con forza. Ed è proprio questo inconveniente indesiderato che ha spinto Overvelde e colleghi a utilizzare lo stesso fenomeno per far muovere un robot.

Realizzazione, caratteristiche e primi congegni

Grazie all’ausilio del calcolatore, i ricercatori hanno dapprima effettuato simulazioni progettando proprietà come la rigidità dei piccoli lembi nell’apertura della valvola. Hanno poi costruito l’oggetto vero e proprio in gomma siliconica, utilizzando forme stampate in 3D. In ultimo, per creare una valvola inizialmente chiusa hanno inciso delle piccole tacche utilizzando un laser; in tal modo, si apre improvvisamente quando la pressione è sufficientemente alta, richiudendosi solo quando la pressione scende un po’.

Dopo la realizzazione il team ha collegato la valvola ad una pompa e un serbatoio facendo aumentare ritmicamente pressione e passaggio dell’aria. Ed ecco che il soft robot muove i suoi muscoli artificiali gonfiandoli e rilassandoli alternativamente!

Altri esperimenti, sempre usando il computer, hanno condotto alla realizzazione di un robot a quattro zampe con un ritmo di camminata naturale, senza comandi esterni. Infatti come dice un altro ricercatore: due valvole di questo tipo collegate allo stesso serbatoio, sembravano muoversi in direzioni alternate in modo molto preciso. Una cosa del tutto inaspettata, ma che poi si è rivelata effettivamente funzionante. Anche una mano flessibile che reagiva ritmicamente è stata realizzata attraverso lo stesso procedimento.

Le nuove frontiere della soft robotics

Ad oggi, i robot sono ancora associati principalmente ad apparati meccanici di “ferro”, controllate da un computer centrale che deve pensare a ogni passo. Gli esseri viventi, invece, si muovono in modo fluido perché il loro comportamento è incorporato nel loro stesso corpo; il che è ideale anche per i robot che interagiscono costantemente con le persone, come ad esempio nell’assistenza medica. Il campo di ricerca dei soft robots quindi, lavora con materiali morbidi e flessibili che rispondono ai cambiamenti del loro ambiente senza un controllo esterno.

Soft robots

In tal senso, grazie ai nuovi risultati ottenuti, i ricercatori affermano che è possibile replicare un comportamento complesso con parti semplici. Senza appunto un computer che programmi ogni mossa. Ma c’è l’altro vantaggio di cui abbiamo già parlato. Un robot che si muove grazie a riflessi naturali incorporati non solo risparmia potenza di calcolo, ma anche energia.

Nelle creature viventi, si nota che molti movimenti e comportamenti derivano dalla costruzione del corpo e dalla meccanica dei muscoli. E questo sembra prescindere dai comandi del cervello. Quindi, la direzione presa da Overvelde e il suo team sembra chiara: verso soft robot più autonomi, semplici e che rispondono automaticamente agli stimoli ambientali.