Il futuro potrebbe essere pieno di robot morbidi stampati su ordinazione
T-1000, ma più tremolante.
I robot di plastica stampati in 3D potrebbero non essere una novità, ma i robot di gelatina stampati in 3D? Potrebbero fare scalpore per giocattoli per bambini, procedure mediche e altro ancora.
Mescolare gelatina e sciroppo di zucchero potrebbe creare un gustoso dessert del 1900 . Ma è anche la base di una sostanza gelatinosa che, in futuro, potrebbe portare a robot economici, flessibili e sostenibili.
Gli scienziati dell’Università Johannes Kepler di Linz in Austria hanno costruito un dito robotico simile a un tentacolo con gelatina e altri materiali che probabilmente puoi trovare in un negozio vicino a te. Hanno cucinato gli ingredienti e poi hanno creato il dito in una stampante 3D. Hanno pubblicato il loro lavoro il 2 febbraio su Science Robotics .
Potresti essere abituato a pensare ai robot come a strutture rigide di metallo, ceramica e altri materiali duri. Questi sono i tipi di macchine che costruiscono automobili e fanno esoscheletri. Ma ci sono altri tipi di robot, quelli realizzati con materiali più conformi che possono piegarsi all’ambiente circostante.
Questo è il mondo in crescita della robotica morbida, i soft robot. Nel prossimo futuro, sono i robot morbidi che potrebbero farsi strada nel corpo umano, dove la loro flessibilità potrebbe, ad esempio, consentire agli strumenti chirurgici di conformarsi alle diverse forme del corpo. Sono robot morbidi che potrebbero imitare le creature marine e scavare sotto il mare, sia sulla Terra che su altri mondi .
Ma anche se questi robot morbidi possono andare agli estremi e nuotare come pesci, i materiali che li fanno funzionare sono spesso polimeri come la plastica, che non sono rinnovabili né ecologicamente amichevoli . La gelatina, invece, si biodegrada naturalmente, senza lasciare traccia. In quanto tali, i produttori di robot come quelli di Linz stanno armeggiando da alcuni anni con materiali a base di gelatina .
Ma la gelatina pone altre sfide che potresti non aspettarti che si presentino in un laboratorio di robotica. Poiché è essenzialmente zucchero e proteine, tende ad attirare la muffa. E quando il contenuto d’acqua del gel si asciuga, cosa che, prevedibilmente, accade in ambienti molto secchi, diventa difficile lavorare con il gel.
“Era troppo fragile”, afferma Florian Hartmann , fisico dell’EFPL in Svizzera e uno dei ricercatori dietro il nuovo documento. “Quindi, se lo allunghi solo un po’, si rompe molto facilmente.”
La ricetta del gruppo di Linz aggira alcune di queste sfide. Oltre alla gelatina e allo zucchero, hanno aggiunto acido citrico, che altera il pH del materiale e impedisce ai microrganismi di banchettarlo prematuramente. Hanno anche mescolato in glicerolo, che aiuta il gel a trattenere l’acqua. Con questi aggiornamenti, il materiale può essere allungato fino a sei volte la sua lunghezza originale e conserva ancora la sua struttura. Il gruppo Linz aveva pubblicato per la prima volta questa ricetta nel 2020 .
“Abbiamo continuato e cercato di realizzare robot più complicati con più prestazioni e più funzionalità”, afferma Hartmann.
Questo li porta ad oggi. A differenza della maggior parte dei costruttori di gelatina di prima, che in genere realizzavano le loro parti con stampi come si potrebbe fare in cucina, i ricercatori di Linz hanno modificato una stampante 3D per utilizzare la loro sostanza gelatinosa.
La stampa 3D di robot morbidi è stata finora una tecnologia con molte promesse, ma con pochi risultati. Parte del problema è che i pochi polimeri che sono stati utilizzati impiegano molto tempo per stabilizzarsi e solidificarsi, il che significa che la loro stampa richiede una quantità di tempo non pratica. Ma la gelatina ha un vantaggio: come proteina, può cristallizzare e produrre stampe vitali molto più rapidamente dei polimeri.
“Produrre qualcosa di completamente biodegradabile che esce direttamente dalla stampante 3D, credo che sia un approccio molto interessante”, afferma Ramses Martinez , ingegnere della Purdue University, che non è stato coinvolto in questo documento.
Per far muovere il dito, il gruppo di Linz lo ha avvolto con un esoscheletro fatto di un materiale che includeva etanolo e gommalacca, la resina usata nei dischi molto antichi . Queste strisce sono sensibili al modo in cui la luce si rifrange o si piega mentre passa tra il dito e l’aria circostante.
Ciò ha permesso di controllare il dito di gelatina stampato in 3D premendo aria compressa su di esso. L’aria in movimento ha cambiato l’angolo della luce che la attraversa, il che fa oscillare le strisce in risposta. Il gruppo di Linz controllava il dito con un sistema contenente un Raspberry Pi e un controller PlayStation 4. Nei loro esperimenti, sono stati in grado di fargli allontanare gli oggetti dall’ambiente circostante.
Hartmann non è sicuro di quanto bene possa cavarsela questo dito fuori dal laboratorio. La gelatina può arrivare fino a circa 140 gradi Fahrenheit prima che inizi a sciogliersi e richiederà più armeggi prima che possa entrare in contatto con l’acqua. Ma la buona notizia è che, poiché è composto da ingredienti ampiamente disponibili, è facile creare più materiali per ulteriori test.
“Credo che tutto ciò che riguarda le proteine è qualcosa che puoi esplorare inserendo questa tecnologia”, afferma Martinez. Ciò potrebbe includere parti robotiche utilizzate per produrre alimenti per evitare i rischi per la sicurezza derivanti da parti non organiche. Hartmann immagina anche che venga utilizzato nei giocattoli robotici, per ridurre al minimo i danni ai bambini, o in installazioni artistiche pop-up, per renderli facilmente usa e getta.
Martinez aggiunge che i robot di gelatina potrebbero essere utilizzati per entrare in ambienti sensibili, come aree altamente radioattive , dove gli operatori devono bilanciare la necessità di ridurre i danni a se stessi con la necessità di prevenire ulteriori contaminazioni. “Semplicemente non vuoi riportarli indietro e recuperarli”, dice. “Quindi, per questi effetti, avere qualcosa che si degraderà e in realtà si biodegraderà, sarebbe piuttosto interessante”.
I robot di gelatina probabilmente non solleveranno mai abbastanza peso per costruire automobili. Ma come mostra questo singolo dito, i robot possono fare molte più cose di questo.
