Stampa 3D e Robotica: Movimenti Muscolari per Robot grazie a Nuovi Attuatori
Un team di ingegneri della Northwestern University ha realizzato un nuovo tipo di attuatore in grado di permettere ai robot di eseguire movimenti simili a quelli muscolari umani. Questo risultato è stato raggiunto grazie alla stampa 3D, che ha permesso di creare componenti flessibili capaci di muoversi tramite espansione e contrazione. La ricerca è guidata dal professor Samuel Truby, e il gruppo ha sviluppato prototipi che dimostrano le potenzialità di questa tecnologia.
Tra i prototipi creati vi sono un robot che ricorda un verme e dei bicipiti artificiali. Il robot-verme ha dimostrato di poter navigare agevolmente in spazi ristretti, mentre i bicipiti sono riusciti a sollevare un peso di 500 grammi per ben 5.000 volte. Ciò dimostra la resistenza e l’efficacia di questi attuatori, il cui costo di produzione, escluse le componenti motorizzate, si aggira attorno ai 3 dollari per robot.
Il Materiale HSA: Flessibilità e Innovazione
Il cuore di questa innovazione risiede nell’utilizzo di una gomma cilindrica chiamata “Handed Shearing Auxetics” (HSA), la quale si espande e si contrae quando viene attorcigliata. In passato, l’HSA era realizzato con materiali rigidi, come la plastica, che limitavano la flessibilità. Tuttavia, Taekyoung Kim, ricercatore post-dottorato e autore principale dello studio, ha risolto questa criticità utilizzando un poliuretano termoplastico, stampato grazie a una comune stampante 3D desktop a basso costo.
Un altro elemento chiave è stata l’introduzione di soffietti in gomma morbida e estensibile, utilizzati come albero rotante deformabile. Questa soluzione ha consentito di semplificare il design dell’attuatore, permettendo il controllo con un solo servomotore, e ha aumentato la morbidezza dei movimenti del robot. Il prototipo lungo 26 centimetri è stato in grado di raggiungere una velocità di oltre 32 centimetri al minuto.
Sicurezza e Potenziale delle Applicazioni Future
Secondo il professor Truby, questo sviluppo potrebbe avere implicazioni significative per la sicurezza nelle interazioni tra robot e esseri umani. Infatti, un robot morbido causerebbe meno danni in caso di collisione rispetto a un robot rigido e duro. Di conseguenza, questi attuatori potrebbero trovare impiego in robot più sicuri e pratici, pensati per lavorare in ambienti frequentati dagli esseri umani.
La capacità di questi attuatori di irrigidirsi durante il funzionamento, emulando i muscoli umani, rappresenta un notevole progresso nella robotica morbida. Questa caratteristica bio-ispirata migliora le capacità di movimento dei robot e amplia il campo delle possibili applicazioni rispetto ai sistemi robotici più tradizionali.
I risultati di questo studio, pubblicati sulla rivista Advanced Intelligent Systems, dimostrano il potenziale degli attuatori morbidi stampati in 3D per lo sviluppo di robot sicuri, flessibili e adattabili. Le future applicazioni potrebbero includere l’automazione industriale e sistemi di assistenza medica, aprendo la strada a soluzioni più efficaci e sicure.
