Gli scienziati sviluppano una mano robotica stampata in 3D che può suonare Jingle Bells al pianoforte
Gli scienziati dell’Università di Cambridge hanno sviluppato una mano robotica stampata in 3D che può suonare semplici melodie al pianoforte. La mano robotica suona semplici frasi musicali sul pianoforte muovendo semplicemente il polso. Gli scienziati hanno detto che il robot stampato in 3D dimostra quanto sia complessa la meccanica della mano umana e quanto sia difficile replicarla.
La mano del robot è stata realizzata con la stampa 3D di materiali morbidi e rigidi insieme per replicare tutte le ossa e i legamenti in una mano umana, ma non i muscoli oi tendini. I ricercatori hanno scoperto che era ancora possibile una gamma sorprendentemente ampia di movimenti facendo affidamento sul design meccanico della mano.
La mano non può muovere le dita in modo indipendente, ma può suonare semplici frasi musicali per imitare diversi stili di suonare il pianoforte muovendo il suo polso – noto come movimento “passivo”.
“Possiamo usare la passività per ottenere una vasta gamma di movimenti nei robot: camminare, nuotare o volare, ad esempio”, ha detto Josie Hughes del Dipartimento di Ingegneria di Cambridge, il primo autore del giornale. “Il design meccanico intelligente ci consente di raggiungere la massima gamma di movimenti con costi di controllo minimi: volevamo vedere solo quanto movimento potevamo ottenere con la sola meccanica”.
La mano robotica stampata in 3D è stata “insegnata” a suonare una serie di brevi frasi musicali con note ritagliate (staccato) o lisce (legato) e brani di compositori come Mozart, Scarlatti e Gershwin, oltre a brani stagionali come Jingle Bells.
“Sono solo le basi a questo punto, ma anche con questo singolo movimento, possiamo ancora ottenere un comportamento abbastanza complesso e sfumato”, ha dichiarato Hughes.
Negli ultimi anni, la stampa 3D ha permesso ai ricercatori di aggiungere complessità a questi sistemi passivi. Tuttavia, ricreare tutta la destrezza e l’adattabilità della mano umana in un robot è ancora una grande sfida di ricerca. La maggior parte dei robot avanzati di oggi non è in grado di svolgere attività di manipolazione che i bambini piccoli possono eseguire con facilità.
“La motivazione di base di questo progetto è capire l’intelligenza incarnata, cioè l’intelligenza nel nostro corpo meccanico”, ha detto la dott.ssa Fumiya Iida, che ha guidato la ricerca. “I nostri corpi consistono in disegni meccanici intelligenti come ossa, legamenti e pelli che ci aiutano a comportarci in modo intelligente anche senza un controllo attivo guidato dal cervello. Utilizzando la tecnologia di stampa 3D all’avanguardia per stampare mani morbide simili a umani, ora siamo in grado di esplorare l’importanza dei progetti fisici, in isolamento dal controllo attivo, che è impossibile fare con i pianisti umani poiché il cervello non può essere “spento” come il nostro robot. “
“Il suonare il pianoforte è un test ideale per questi sistemi passivi, in quanto è una sfida complessa e sfumata che richiede una gamma significativa di comportamenti al fine di ottenere diversi stili di gioco”, ha affermato Hughes.
Nonostante i limiti della mano del robot, i ricercatori dicono che il loro approccio guiderà ulteriori ricerche sui principi sottostanti alla dinamica scheletrica per ottenere compiti di movimento complessi, oltre a imparare dove si trovano le limitazioni per i sistemi di movimento passivo.
“Questo approccio alla progettazione meccanica può cambiare il modo in cui costruiamo la robotica”, ha affermato Iida. “L’approccio alla fabbricazione ci consente di progettare strutture meccanicamente intelligenti in un modo altamente scalabile.”
“Possiamo estendere questa ricerca per studiare come possiamo raggiungere compiti di manipolazione ancora più complessi: sviluppare robot in grado di eseguire procedure mediche o gestire oggetti fragili, ad esempio”, ha affermato Hughes. “Questo approccio riduce anche la quantità di apprendimento automatico richiesto per controllare la mano: sviluppando sistemi meccanici con intelligenza integrata, rende il controllo molto più semplice da imparare per i robot.”
I risultati del progetto sono riportati nella rivista Science Robotics .
