Nel sempre evolutivo campo della robotica, i ricercatori hanno recentemente compiuto un passo avanti significativo introducendo una rivoluzionaria innovazione: un robot morbido in grado di muoversi autonomamente anche in ambienti complessi, senza richiedere la guida umana o l’ausilio di computer. Questo straordinario progresso è il risultato di ricerche precedenti in cui un robot morbido aveva dimostrato abilità di navigazione di base in labirinti più semplici.
Jie Yin, coautore dello studio e professore associato di ingegneria meccanica e aerospaziale presso la North Carolina State University, ha illuminato i dettagli di questo straordinario sviluppo:
“Nel nostro lavoro precedente, avevamo dimostrato che il nostro robot morbido poteva muoversi e orientarsi in modo basilare in percorsi con ostacoli piuttosto semplici. Tuttavia, era limitato nel senso che non poteva compiere virate autonomamente, a meno che non si imbatteva in un ostacolo. Questa limitazione poteva far sì che il robot si ritrovasse intrappolato, oscillando avanti e indietro tra ostacoli paralleli.”
Ha poi aggiunto: “Abbiamo sviluppato una nuova versione di robot morbido in grado di effettuare autonomamente le virate, consentendogli di navigare con successo anche attraverso labirinti tortuosi e di aggirare gli ostacoli in movimento. Il tutto grazie all’impiego dell’intelligenza fisica, senza necessità di un controllo esterno umano o informatico.”
Il termine “intelligenza fisica” si riferisce al comportamento intrinseco degli oggetti dinamici, come i robot morbidi, che è determinato dalla loro struttura di progettazione e dai materiali utilizzati, anziché essere dipendente da interventi umani o controlli informatici esterni.
Questa nuova generazione di robot morbidi fa uso di elastomeri a cristalli liquidi simili a nastri. Quando sono posti su una superficie più calda rispetto all’ambiente circostante, specialmente sopra i 55 gradi Celsius (131 gradi Fahrenheit), il nastro a contatto con la superficie si contrae, mentre la parte esposta rimane invariata. Questa discrepanza innescava un movimento rotatorio, il quale si intensificava con l’aumentare della temperatura della superficie.
Ciò che rende questo robot unico è il suo design. A differenza del suo predecessore simmetrico, la nuova versione è costituita da due metà distinte. Un segmento si estende in modo rettilineo, simile a un nastro attorcigliato, mentre l’altro assume la forma di un nastro strettamente avvolto che si sviluppa a spirale, come una scala.
Questa deviazione nella progettazione fa sì che un’estremità del robot eserciti una forza maggiore rispetto all’altra, generando un movimento non lineare. Yao Zhao, il primo autore dello studio e ricercatore post-dottorato presso la NC State, spiega il principio alla base di questo concetto: “Immagina un bicchiere di plastica con un’apertura più ampia rispetto alla base. Quando lo fai rotolare, il bicchiere non segue una traiettoria retta ma descrive un arco sulla superficie. Questo è l’effetto del suo design asimmetrico.”
Zhao continua a spiegare: “Il principio alla base del nostro nuovo robot è sorprendentemente semplice: grazie al suo design asimmetrico, è in grado di compiere virate in modo autonomo senza bisogno di entrare in contatto con gli oggetti. Quindi, anche se può ancora adattare il suo percorso quando incontra un ostacolo, caratteristica che gli permette di attraversare labirinti, non rischia più di rimanere intrappolato tra barriere parallele. Il suo movimento ad arco gli consente di superare con successo questa sfida.”
I test condotti su questo robot hanno dimostrato la sua capacità di manovrare attraverso labirinti complicati, compresi quelli con pareti mobili. Sorprendentemente, è in grado di passare attraverso spazi più stretti delle sue dimensioni. Questi test sono stati effettuati su diversi tipi di terreno, tra cui superfici metalliche e sabbiose.
Questo lavoro innovativo apre nuove prospettive nella progettazione di robot morbidi. Come sottolinea Yin, “Questo lavoro rappresenta un altro passo avanti nel nostro sforzo di sviluppare approcci innovativi per la progettazione di robot morbidi, in particolare nelle applicazioni in cui questi robot possono sfruttare l’energia termica ambientale.”
Con il mondo della robotica in costante crescita, il potenziale di questi robot morbidi “senza cervello” nelle applicazioni reali sembra essere illimitato.