La robotica morbida è un intrigante argomento di studio con il potenziale per cambiare il modo in cui pensiamo alla robotica. I robot morbidi, a differenza dei robot convenzionali, sono costruiti con materiali gommosi che assomigliano a muscoli e pelle piuttosto che a materiali duri come metallo e plastica. Sono capaci di mimetismo e movimento indipendente.
Un team di ricercatori del Collective Embodied Intelligence Lab della Cornell University ha fatto un passo avanti nella robotica morbida a gennaio sviluppando e simulando un sistema che utilizza la viscosità del fluido. Il gruppo, guidato dal Prof. Kirsten Petersen, ha sviluppato un arto robotico con una straordinaria gamma di movimento utilizzando minuscoli tubi e un sistema a soffietto.
Il flusso di fluido attraverso tubi e valvole è spesso utilizzato nella robotica morbida per creare movimento. La viscosità di un fluido, o resistenza al flusso, ne rallenta il movimento. Il movimento morbido tradizionale del robot è imprevedibile. Ciò è dovuto a questo ritardo. Pertanto i ricercatori spesso costruiscono robot morbidi con grandi tubi per ridurre l’eccessiva viscosità. Il team di Petersen, invece, ha utilizzato la viscosità come forza motrice per i movimenti del robot.
Quando l’aria viene forzata attraverso i tubi con una siringa, l’arto dell’unità centrale sviluppato dal team può muoversi. Il dispositivo è costituito da due pile di soffietti. Assomigliano a palloncini uniti da tubi incredibilmente sottili, insieme a una siringa che può gonfiare o sgonfiare il soffietto. La viscosità è causata dalle piccole dimensioni dei tubi.
Le pile di soffietti ruotano in varie direzioni a seconda di come l’aria si diffonde a causa della distribuzione irregolare della pressione causata da questo ritardo nel movimento. Con un attento controllo della pressione e una sola siringa che fornisce fluido, è possibile una gamma di movimenti illimitata.
L’autore principale dell’articolo, Yoav Matia, ha costruito un modello predittivo che ha condensato gli intricati dettagli del movimento. Il modello matematico ha analizzato attentamente gli eventi fisici sottostanti. Da zero, Matia ha creato il modello fondendo la complessa teoria della fisica, come la teoria della dinamica viscosa, con le caratteristiche dei materiali.
Le configurazioni del soffietto, le caratteristiche del fluido, l’ingresso del fluido, la viscosità e la pressione iniziale erano gli unici cinque fattori modificabili sperimentalmente che avrebbero inevitabilmente modificato i modelli di movimento degli arti. Sono potenti individualmente e possono essere combinati in qualsiasi modo.
La robotica morbida offre una vasta gamma di possibili usi e, man mano che la tecnologia della robotica si sviluppa, attira sempre più interesse grazie alla sua funzionalità, semplicità e sicurezza integrate. Lo studio svolto dal team di Petersen delinea un preciso corso futuro.
Nel tempo, l’utilizzo di piccoli tubi da parte del sistema a soffietto si traduce anche in una maggiore flessibilità di movimento. Man mano che il ciclo procede, la fluidità dei movimenti degli arti assume le caratteristiche di un colpo e i cambiamenti di ritmo possono essere utilizzati per creare vari schemi di movimento.
Altri ricercatori sul campo avranno la formula da seguire per costruire i loro robot morbidi se questi parametri vengono identificati insieme al modello. Nelle parole di Petersen, “Ecco una forma completamente nuova di robot morbido che non abbiamo mai visto prima, e qui ci sono tutte le conoscenze di base necessarie per giocare con la scienza in questo dominio”.
Una vasta gamma di applicazioni, comprese le apparecchiature mediche e le missioni di ricerca e salvataggio, hanno un grande potenziale per la robotica morbida. I robot possono essere più adattabili, flessibili e sicuri se nella robotica vengono utilizzati materiali morbidi. Il futuro dei robot morbidi è promettente grazie al lavoro pionieristico del team di Petersen.