Gli scienziati sviluppano il primo robot morbido al mondo con un corpo stampato in 3D che può saltare come un essere umano

Il primo robot morbido stampato in 3D al mondo può saltare come un essere umano

I ricercatori dell’Università di Harvard hanno sviluppato il primo robot con un corpo stampato in 3D che passa da un nucleo rigido a un esterno morbido ed è in grado di effettuare più di 30 salti senza vincoli. Il robot è alimentato da una combinazione di butano e ossigeno. Può sembrare morbido e spugnoso al tatto, ma un nuovo robot è forte all’interno e pronto a saltare, hanno detto i ricercatori.

“Pensiamo che unire materiali morbidi e rigidi aiuterà a creare una nuova generazione di robot veloci e reattivi che sono più sani e flessibili rispetto ai loro predecessori e possono lavorare in sicurezza fianco a fianco con gli esseri umani”, ha affermato Michael Tolley, professore assistente di ingegneria meccanica all’Università della California - San Diego.

Tolley ha detto che l’idea di mescolare materiali morbidi e duri nel corpo del robot è venuta dalla natura. Ad esempio, alcune specie di cozze hanno un piede che inizia morbido e poi diventa rigido nel punto in cui entra in contatto con le rocce.

Gli scienziati hanno affermato che tali robot saltatori potrebbero un giorno essere utilizzati in ambienti difficili troppo pericolosi per gli esseri umani, soprattutto perché i robot sono in grado di sopravvivere a cadute violente e ad altre condizioni impreviste.

I robot morbidi tendono a essere lenti, specialmente quando svolgono compiti senza essere collegati a fonti di energia e ad altri dispositivi elettronici. I ricercatori sperano che il loro lavoro permetterà di integrare meglio i componenti rigidi all’interno dei robot morbidi, che si muoveranno quindi più velocemente senza compromettere la sicurezza degli esseri umani che lavorerebbero con loro. Gli strati rigidi creano una migliore interfaccia con i cervelli elettronici e le fonti di energia del dispositivo. Gli strati morbidi lo rendono meno vulnerabile ai danni quando atterra dopo un salto.

“Una possibile applicazione selvaggia sarebbe nello spazio - sulla luna o su Marte o su altri pianeti”, ha affermato Nicholas Bartlett, co-autore dello studio e robotico all’Università di Harvard. “Potresti anche pensare a un uso più pratico, come missioni di ricerca e soccorso in scenari di disastro come edifici crollati, dove un robot morbido potrebbe andare dove nessun robot su ruote potrebbe navigare.”

Il robot alimentato a combustione ha due parti principali: un corpo morbido simile a un pistone con tre gambe pneumatiche e un componente centrale rigido che contiene il meccanismo di alimentazione e controllo.

Il modulo centrale è protetto da una guardia semimorbida creata con una stampante 3D. Per iniziare il movimento, il robot gonfia le sue gambe pneumatiche per inclinare il suo corpo nella direzione in cui vuole andare.

Harvard crede che sia un potente saltatore, raggiungendo fino a sei volte l’altezza del suo corpo in salti verticali e metà della sua dimensione corporea in salti trasversali. Sul campo, il movimento saltellante potrebbe essere un modo efficace per muoversi rapidamente e facilmente intorno agli ostacoli.

“La cosa meravigliosa dei robot morbidi è che si prestano bene alla crudeltà”, ha detto Nicholas Bartlett, primo autore del documento.

Il robot è composto da due emisferi incastrati. L’emisfero superiore è come un mezzo guscio, stampato in 3D in un pezzo unico, con nove diversi strati di severità, creando una struttura che va dalla flessibilità simile alla gomma all’esterno alla piena rigidità vicino al nucleo.

I ricercatori hanno provato diverse versioni del design e hanno concluso che un top completamente rigido avrebbe portato a salti più alti. Ma un picco più flessibile era più probabile che sopportasse gli impatti all’atterraggio, consentendo al robot di essere riutilizzato. Hanno deciso di optare per il design più flessibile.

La metà inferiore del robot è flessibile e include una piccola camera in cui vengono iniettati ossigeno e butano prima del salto. Dopo che i gas vengono accesi, questa metà si comporta molto come un pallone da basket che viene gonfiato quasi direttamente, propellendo il robot in un salto. Quando la carica chimica è esaurita, l’emisfero inferiore torna alla sua forma originale.

I due emisferi circondano un modulo centrale rigido che ospita una scheda di circuito personalizzata, una fonte di alimentazione ad alta tensione, una batteria, un mini compressore d’aria, una cella a combustibile di butano e altri componenti. La ricerca è stata pubblicata nella rivista Science.

L’aumento della larghezza dei materiali adattati alle stampanti 3D sta permettendo agli ingegneri di prototipare nuovi design più rapidamente e di mettere a tacere il vecchio detto che una maggiore complessità porta necessariamente a un aumento dei costi.

“La robotica morbida è un sottocampo relativamente promettente, e la stampa 3D sta ampliando la gamma di cose che possiamo fare in modo davvero pratico”, ha affermato Wood.

La ricerca è stata pubblicata nella rivista Science.