Progettato un robot che si ispira ai movimenti di gamberi mantidi e pulci

Roma – Agile come una pulce e flessibile come un gambero mantide. Questi animali sono stati una fonte di eccezionale ispirazione per un gruppo di ricercatori della Seoul National University College of Engineering che hanno progettato un robot flessuoso ma al contempo estremamente robusto e potente, imitando proprio i movimenti di queste due specie animali, così dissimili tra loro: la capacità di estensione della pulce in altezza e la forza di attacco del gambero mantide. Il robot Hyperelastic Torque Reversal Mechanism (Meccanismo di inversione della coppia iperelastica, HeTRM), che nel nome già contiene le sue potenzialità, descritto in un lavoro che sarà pubblicato su Science Robotics, è realizzato con materiali morbidi simili alla gomma e in grado di superare i limiti di velocità, forza ed elasticità degli attuali robot convenzionali. Qualità che intendono imitare le caratteristiche tipiche di questi due specie animali: l’abilità del gambero mantide nello sferrare agguati a sorpresa con le chele lanciate verso la preda a una velocità fino a 90 km/h e l’agilità della pulce saltatrice in grado di raggiungere altezze superiori a 200 volte la sua lunghezza corporea. “L’estrema forza di questi organismi, dalle dimensioni relativamente piccole”, spiega il professor Kyu-Jin Cho, direttore del Soft Robotics Research Center persso il Dipartimento di ingegneria meccanica dell’Università di Seoul, “sta nel meccanismo di inversione di coppia, tecnica che consente di poter compiere una inversione istantanea della direzione della forza rotazionale applicata dai muscoli agli arti”. I ricercatori avevano già sviluppato modelli di robot ispirati alla capacità delle pulci di effettuare salti elevati sia sulla terraferma che in acqua ma quest’ultimo rappresenta un avanzamento rispetto ai precedenti robot in termini di migliori prestazioni, garantite dall’impiego di materiali morbidi simili alla gomma ed iperelastici, che si irrigidiscono rapidamente quando vengono compressi. Ad esempio, se questo stimolo si concentrata su un lato di un giunto flessibile e raggiunge un punto critico l’energia immagazzinata viene rilasciata istantaneamente. Questo meccanismo applicato ad una semplice struttura che collega un tendine e un motore a un giunto flessibile, secondo i ricercatori, potrà permettere di compiere movimenti di flessione ripetitivi e potenti, similmente a quanto fanno le ciglia in natura. I ricercato hanno già testato questo principio su alcuni oggetti: una pinza morbida dimostrando la capacità dello strumento di catturare istantaneamente le palline da ping-pong che cadono, un robot che striscia su terreni accidentati come la sabbia attestando una forte propulsione, un robot che avvolge rapidamente oggetti imitando i tentacoli del polpo, con movimenti altrettanto rapidi e potenti, una miccia meccanica che si attiva in caso di un impatto con forze esterne indesiderate, oltre cioè una certa soglia di tollerabilità. “In particolare l’avvolgimento istantaneo di cinghie slap, con chiusura a schiaffo” spiegano i ricercatori “è governata dalla rapida transizione tra due stati stabili, nota come snap-through, che abbaino realizzato con un nuovo approccio che sfrutta le proprietà dei materiali piuttosto che il design strutturale”. Lo snap-through, ad esempio, potrà essere impiegato per lo sviluppo ad esempio di sistemi robotici morbidi multifunzionali ed efficienti dal punto di vista energetico. La robotica del futuro sarà dunque probabilmente morbida, flessibile e ultra resistente. I ricercatori ora si concentreranno sul perfezionamento del meccanismo di inversione della coppia iperelastica e sulla sua applicazione a vari ambienti e scale, sul miglioramento della praticità applicando HeTRM a sistemi più grandi o a robot morbidi multi-giunto complessi. Anche l’efficienza e la durata del meccanismo saranno perfezionati tramite l’ottimizzazione delle prestazioni dei materiali iperelastici o l’utilizzo di più materiali.(30Science.com)