In Ricerca

Christoph Keplinger vuole sfidare le attuali limitazioni della robotica e ripensarla in termini di aspetto, funzionamento e applicazione.

I robot più recenti sono dotati di capacità straordinarie, ma i loro corpi non sono poi così diversi da quelli di qualche decennio fa: hanno una struttura meccanica complessa, basata su materiali rigidi, come il metallo o i tradizionali motori elettrici. I loro movimenti appaiono lenti, molto impacciati, poco fluidi.

Al contrario di qualunque robot, il corpo umano fa ampio uso di materiali morbidi e deformabili, come i muscoli e la pelle. Non è solo una questione estetica, ma anche di capacità di movimento e di risposta alle situazioni impreviste. Per questo sono necessari corpi robotici di nuova generazione, che si ispirino all’eleganza, all’efficienza e ai materiali morbidi utilizzati in natura. È l’idea chiave di una nuova branca della ricerca, chiamata ‘robotica morbida’, che ha l’ambizione di “costruire quasi ogni tipo di robot per quasi ogni tipo di compito”.

Con il mio gruppo di ricerca e i nostri collaboratori utilizziamo componenti morbide ispirate ai muscoli e alla pelle, per costruire robot che possiedano agilità e destrezza sempre più simili alle incredibili capacità degli organismi che troviamo in natura. 

Il tessuto muscolare biologico è un vero capolavoro evolutivo. Può rigenerarsi se danneggiato ed è in costante scambio con i neuroni sensoriali sugli stimoli motori e ambientali. Può contrarsi tanto velocemente da sostenere il battito d’ali di un colibrì; può essere tanto forte da muovere un elefante; ed è ciò che rende tanto versatili e malleabili i tentacoli di un polipo, un animale che può restringersi tanto da passare in un piccolo foro. 

La ricerca di Keplinger nasce dunque dall’ambizione di inventare nuovi modi di costruire muscoli artificiali che abbiano concrete applicazioni pratiche. Diventano quindi fondamentali i cosiddetti “attuatori”, che sono per i robot quello che i muscoli sono per gli animali: componenti essenziali del corpo che permettono il movimento e l’interazione con il mondo esterno.

Keplinger e il suo gruppo di lavoro della University of Colorado Boulder sono partiti da questa idea per sviluppare la nuova tecnologia dei muscoli HASEL (attuatori elettrostatici autorigeneranti amplificati idraulicamente), una nuova classe di attuatori muscolo-mimetici ad alte prestazioni, da utilizzare nei robot di prossima generazione, che replicano le vaste capacità dei sistemi biologici.

Gli HASEL possono essere tanto delicati da raccogliere una fragola senza danneggiarla. Possono espandersi e contrarsi come dei veri muscoli. E possono essere azionati più velocemente di quelli reali. Possono essere potenziati fino a produrre forze notevoli. Possono azionare un braccio robotico, e possono anche rilevare la propria posizione. Gli HASEL possono eseguire movimenti molto precisi, ma anche movimenti fluidi, simili a quelli muscolari, e moti esplosivi capaci di lanciare una pallina in aria. 

La cosa sorprendente è che i muscoli HASEL si basano su materiali poco costosi e facilmente reperibili. E, potenzialmente, aprono la strada ad applicazioni straordinarie in campo biomedico. La robotica morbida renderà possibile, per esempio, la creazione di protesi più naturali per le persone che hanno subito amputazioni.

Un giorno potremo forse fondere componenti robotiche con i nostri corpi. So che a un primo impatto può sembrare spaventoso. Ma poi penso ai miei nonni e a come sono diventati sempre più dipendenti dagli altri nello svolgere le azioni più semplici, come andare in bagno da soli, e al fatto che sentono di essere diventati un peso. Con la robotica morbida, saremo in grado di aumentare e restituire agilità e destrezza, aiutando le persone a mantenersi indipendenti fino in età avanzata. Potremmo chiamarla “robotica anti-età”, o anche un nuovo stadio dell’evoluzione umana. Al contrario delle loro controparti rigide, i robot morbidi potranno operare in piena sicurezza nelle case e tra le persone

 

 

 

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