Una pinza robotica unica nel suo genere è stata sviluppata da un team di robotici presso l’Università della California di San Diego, in collaborazione con i ricercatori della società BASF. Questa pinza robotica è speciale in quanto è stampata in 3D in un’unica sessione e non necessita di componenti elettronici per operare.
Gli studiosi avevano l’obiettivo di creare una pinza morbida che fosse immediatamente operativa appena stampata. Essa è dotata di sensori di gravità e tattili integrati, che permettono di afferrare, trattenere e rilasciare oggetti. Prima di questo studio, non esisteva una pinza del genere.
“Abbiamo progettato la pinza in modo tale che una serie di valvole permetta di afferrare oggetti sia al contatto che al rilascio al momento opportuno”, ha spiegato Yichen Zhai, ricercatore post-dottorato presso il Bioinspired Robotics and Design Lab dell’Università della California di San Diego e autore principale dello studio pubblicato su Science Robotics il 21 giugno. “È la prima volta che una pinza di questo genere è in grado di afferrare e rilasciare oggetti. Tutto quello che devi fare è ruotare la pinza orizzontalmente. Questa azione modifica il flusso d’aria all’interno delle valvole, determinando il rilascio delle due ‘dita’ della pinza”.
La logica fluidica integrata nel dispositivo permette al robot di “ricordare” quando ha afferrato un oggetto e lo sta ancora tenendo. Quando il peso dell’oggetto esercita una pressione laterale, come quando la pinza ruota orizzontalmente, l’oggetto viene rilasciato.
Questa innovativa pinza robotica tiene la promessa di una robotica morbida che permette di interagire in sicurezza con esseri umani e oggetti delicati. Può essere montata su un braccio robotico per vari impieghi, come la produzione industriale, la lavorazione degli alimenti, la manipolazione di frutta e verdura, o la ricerca e l’esplorazione. Può anche operare senza limiti, utilizzando una bombola di gas ad alta pressione come unica fonte di energia.
I robot morbidi stampati in 3D presentano spesso una certa rigidità, con numerose perdite alla fine del processo di stampa e richiedono una notevole lavorazione e assemblaggio dopo la stampa per poter funzionare.
Tuttavia, il team ha superato questi problemi grazie a un nuovo metodo di stampa 3D, che prevede che l’ugello della stampante segua un percorso continuo attraverso l’intera struttura di ogni strato stampato. “È come disegnare un’immagine senza mai staccare la matita dalla carta”, ha affermato Michael T. Tolley, professore associato presso la UC San Diego Jacobs School of Engineering e autore senior dell’articolo.
Questo metodo diminuisce la probabilità di perdite e difetti nel pezzo stampato, problemi comuni nella stampa con materiali morbidi. Permette anche di stampare pareti sottili, con uno spessore di appena 0,5 millimetri. Queste pareti sottili e le forme complesse e curve consentono una maggiore gamma di deformazioni, rendendo la struttura più morbida nel complesso. I ricercatori hanno basato questo metodo sul percorso euleriano, un concetto tratto dalla teoria dei grafi, secondo il quale una linea in un grafico tocca ogni bordo del grafico una sola volta.
“Seguendo queste regole, siamo riusciti a stampare in modo coerente robot morbidi pneumatici funzionanti con circuiti di controllo integrati”, ha affermato Tolley.
