La mano robotica sviluppa la percezione tattile
Per consentire un impiego più versatile e autonomo dei robot di raccolta, delle pinze sottomarine e dei rover su pianeti lontani, i ricercatori dell’Istituto Fraunhofer per i Materiali e la Tecnologia dei Raggi (IWS) di Dresda stanno lavorando per dotarli di una nuova capacità: quella di “sentire”. In collaborazione con partner del settore industriale e della ricerca, il team sta sviluppando pinze robotiche ispirate alla natura. Grazie a tecnologie come la stampa 3D e la stampa a dispensazione, e prendendo spunto persino dai pesci, stanno aprendo nuove strade nell’innovazione robotica.
Pinze robotiche sensibili: per il trattamento degli oggetti delicati
Nel futuro, queste pinze robotiche dotate di sensibilità tattile potranno maneggiare frutti come mele e altri oggetti fragili in modo delicato. Uno dei risultati di questa ricerca è la pinza BioGrip, progettata per adattarsi alla forma del frutto, rendendola ideale per l’agricoltura e per le applicazioni che richiedono attenzione e precisione. Questo approccio consente alla pinza di afferrare e maneggiare senza rischio di danneggiare gli oggetti, grazie a sensori integrati che monitorano costantemente la forza applicata.
Il principio delle pinze flessibili: afferrare senza danni
La tecnologia alla base delle pinze BioGrip si basa su sensori e materiali flessibili creati con la stampa 3D. L’obiettivo è che queste pinze possano imitare il comportamento della mano umana, regolando la pressione per non danneggiare ciò che afferrano. Gli ingegneri del Fraunhofer IWS, impegnati in progetti come BioGrip e Nature4Nature, si ispirano ai meccanismi biologici per replicarli in ambito tecnologico. Questa disciplina, conosciuta come “bionica” o “biologizzazione”, mira a comprendere e sfruttare i principi naturali per sviluppare soluzioni innovative. Hannes Lauer, ingegnere responsabile di BioGrip, sottolinea come la stampa additiva consenta oggi di riprodurre molti più concetti biologici di quanto fosse possibile in passato.
Effetto Finray: le pinne che avvolgono gli oggetti
In questo contesto, i ricercatori hanno sfruttato una proprietà delle pinne di alcuni pesci, capaci di rispondere alla pressione esterna con un contromovimento che avvolge l’oggetto. Questo fenomeno, noto come “Effetto Finray”, è stato utilizzato per sviluppare le pinze di BioGrip, che afferrano con delicatezza grazie a una struttura flessibile in poliuretano, realizzata con il metodo FFF (Fused Filament Fabrication) tramite stampanti 3D. Questi dispositivi, costruiti strato dopo strato da materiale fuso, creano una struttura simile a quella delle pinne dei pesci, perfetta per manipolare oggetti delicati.
Sensori d’argento per percepire curvatura, pressione e tocco
Una stampante speciale applica una pasta d’argento sulla superficie delle pinze, creando circuiti sottili che rendono possibile rilevare la curvatura e la pressione esercitata. Grazie a questi sensori, è possibile misurare la forza applicata e adattare il movimento della pinza in tempo reale. Inoltre, la tecnologia consente la produzione di sensori tattili, permettendo alla pinza di simulare altre funzioni sensoriali della mano umana, come stimare il peso dell’oggetto afferrato.
Applicazioni future: dalla robotica spaziale alla conservazione marina
Le applicazioni per le pinze bioniche vanno ben oltre la semplice manipolazione di oggetti. L’interesse da parte dell’industria e della ricerca è già significativo, con potenziali usi che spaziano dalla raccolta di campioni su Marte alla selezione di frutti delicati per l’industria alimentare, fino a operazioni sottomarine di biologia marina. Ad esempio, questi strumenti potrebbero raccogliere piccoli organismi marini senza danneggiarli, come ricci di mare e cetrioli di mare, favorendo nuove possibilità di ricerca scientifica.
Innovazioni bioniche: dai filtri ai rivestimenti naturali
Il progetto BioGrip è solo una delle tante iniziative del Fraunhofer IWS che prendono ispirazione dalla natura. Un altro esempio è il progetto Nature4Nature, mirato a sviluppare filtri innovativi per il trattamento delle acque reflue, ispirandosi alla capacità di alcune specie marine di filtrare l’acqua. L’obiettivo è impedire che le microplastiche raggiungano l’ambiente naturale. Questi filtri sfruttano la struttura delle branchie di alcuni pesci, come il pesce spatola, che trattengono piccole particelle mentre permettono all’acqua di fluire liberamente.
Il futuro della bionica: possibilità inedite grazie alla stampa additiva
I ricercatori del Fraunhofer IWS sono convinti che la combinazione di biologia e tecnologia offra un potenziale straordinario. Sebbene la prototipazione rapida sia diffusa, rimane ancora molto da sviluppare per adeguare i materiali e i processi agli standard industriali. Tuttavia, l’integrazione di diverse tecnologie additive offre nuove opportunità per la bionica, con la promessa di applicazioni sempre più avanzate e versatili.
