Un team di ricercatori dell’Università di Harvard con esperienza nella stampa 3D, nell’ingegneria meccanica e nella microfluidica, ha dato vita al primo robot interamente morbido. Questo piccolo robot nato dalla combinazione di tre metodi di fabbricazione – litografia soffice, fusione e stampa 3D – ed ispirato all’octopus (per questo motivo soprannominato “Octobot“), non presenta componenti rigidi e potrebbe aprire la strada a una nuova generazione di soft robot intelligenti.
Finora i ricercatori hanno sempre costruito robot rigidi e controllati da sistemi elettrici – come batterie e circuiti stampati. Questa ricerca, invece, dimostra come la robotica morbida potrebbe contribuire a rivoluzionare il modo in cui gli esseri umani interagiscono con le macchine. Robert Wood, professore di Ingegneria e Scienze Applicate, e Jennifer A. Lewis professoressa di Ingegneria biologicamente ispirata alla Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS), hanno guidato la ricerca. Lewis e Wood sono anche membri della facoltà di nucleo del Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering at Harvard University.
“La sfida è stata quella di creare un robot che fosse del tutto morbido, per cui la difficoltà è sempre stata la sostituzione di componenti rigidi, come le batterie e i controlli elettronici, con sistemi soffici analoghi“, ha detto Wood. “Questa ricerca dimostra che possiamo facilmente fabbricare i componenti chiave di un semplice robot interamente morbido, che pone le basi per progetti più complessi.”. “Attraverso il nostro approccio di montaggio ibrido, siamo stati in grado di stampare in 3D ciascuno dei componenti funzionali richiesti all’interno del corpo del robot morbido, compreso lo stoccaggio del combustibile, in maniera rapida“, ha affermato Lewis.
Octobot è una realizzazione semplice progettata per dimostrare l’integrazione tra la progettazione e la tecnologie di fabbricazione additiva per la realizzazione di funzionalità autonome. I polipi sono da sempre una fonte di ispirazione nella robotica morbide. Queste creature curiose possono eseguire incredibili prove di forza e destrezza, nonostante siano prive di scheletro interno.
Octobot è alimentato da gas sotto pressione e controllato con una logica microfluidica che dirige il flusso di carburante. In più semplici parole, una reazione all’interno del bot trasforma una piccola quantità di combustibile liquido (acqua ossigenata) in una grande quantità di gas che scorre tra le braccia del Octobot e lo gonfia come un palloncino. “Il bello di perossido di idrogeno è che una semplice reazione tra la chimica e un catalizzatore – in questo caso platino – ci permette di sostituire fonti di energia rigide“, ha detto Michael Wehner, un borsista post-dottorato nel laboratorio di Wood e primo co-autore dello studio.
Per controllare la reazione, il team ha utilizzato un circuito logico microfluidico basato sul lavoro pionieristico del co-autore e chimico George Whitesides, professore universitario e membro del Wyss. Il circuito, un analogo morbido di un semplice oscillatore elettronico, controlla quando il perossido di idrogeno si decompone in gas nell’Octobot.
In questo modo, il circuito logico di Octobot si comporta proprio come un circuito elettronico, e in modo autonomo dirige di carburante.
“L’intero sistema è semplice da fabbricare. Grazie alla combinazione di tre metodi di fabbricazione – litografia soffice, fusione e stampa 3D – siamo in grado di produrre rapidamente questi dispositivi“, ha detto Ryan Truby, uno studente laureato nel laboratorio Lewis e co-autore dello studio. La semplicità del processo di assemblaggio apre la strada a progetti di maggiore complessità. In futuro, il team di Harvard spera di progettare un Octobot che sia in grado di strisciare, nuotare e interagire con il suo ambiente. “Questa ricerca è una prova di concetto“, ha detto Truby. “Ci auguriamo che il nostro approccio per la creazione di robot autonomi morbidi possa ispirare la robotica, gli scienziati dei materiali, e i ricercatori che lavorano nel campo del manifatturiero avanzato.”
La ricerca, pubblicata sulla rivista Nature, ha avuto come co-autori Daniel Fitzgerald dell’Istituto Wyss e Bobak Mosadegh della Cornell University, ed è stata sostenuta dalla National Science Foundation attraverso la Materials Research Science and Engineering Center di Harvard e dall’Istituto Wyss.
Qualcosa ci dice che Octobot aprirà la strada ad una nuova generazione di soft robot…
fonte: harvard.edu
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