Un super muscolo per i robot del futuro

Sviluppato dai ricercatori della Columbia University un nuovo materiale che consente di realizzare muscoli tre volte più forti di quelli umani e che funzionano senza necessità di attuatori esterni. Un grande balzo in avanti per la robotica soft

Morbido, ma molto forte, tanto che può sollevare un peso 1000 volte maggiore del suo, e stampabile in 3d. Sono alcune delle peculiarità del muscolo sintetico sviluppato da un’equipe di ricerca del Creative Machines lab della Columbia University (Stati Uniti) guidato da Hod Lipson, docente di ingegneria meccanica presso l’ateneo di New York.

Un risultato che potrebbe rappresentare una svolta per la creazione di soft robot, grazie alle caratteristiche del muscolo e del materiale con il quale è stato realizzato. Oltre a quelle già citate, vanno aggiunte la capacità di espansione intrinseca, ovvero di allungarsi senza richiedere l’impiego di un attuatore esterno, e una densità di tensione 15 volte maggiore di un muscolo umano. E ancora, l’elevata capacità di resistenza e di stretching. Insomma, un super muscolo sintetico, che può rivelarsi fondamentale per lo sviluppo di robot capaci di muoversi e agire come gli esseri biologici.

Oltre i limiti dei muscoli artificiali 

Doti sconosciute ai muscoli artificiali attualmente esistenti. Finora, infatti nessun materiale impiegato per la realizzazione di muscoli morbidi aveva dato buona prova di sé per la mancanza di proprietà quali la capacità di resistere agli stress e alle tensioni. Inoltre, tali muscoli per funzionare richiedevano l’impiego di attuatori pneumatici o idraulici che, pompando aria o fluidi nei tessuti elastomerici, facevano stendere il muscolo. Tali dispositivi, però, impediscono la fabbricazione di piccole parti e di robot in grado di muoversi autonomamente.

Problemi superati grazie alla nuova invenzione. «Stiamo facendo grandi passi verso lo sviluppo di robot sempre più intelligenti, ma i loro corpi robot sono ancora primitivi – ha spiegato Lipson -. Questo nuovo muscolo è un elemento chiave nel complesso puzzle della robotica e, come accade in biologia, può essere modellato e rimodellato in mille modi. Abbiamo superato una delle ultime barriere verso la creazione di robot più simili agli esseri presenti in natura». Ecco il video che lo spiega

Un super materiale a basso costo

Ovviamente, le peculiarità del nuovo muscolo dipendono dal materiale con il quale è stato realizzato. Questo è frutto di un’idea del ricercatore Aslan Miriyev, che lo ha messo a punto utilizzando una matrice di gomma siliconica con etanolo distribuito in microbolle. Il risultato è un materiale che combina elasticità e resistenza, facilmente producibile con la stampa 3d e con costi molto contenuti: «il materiale artificiale più umano che abbiamo», ha commentato Miriyev.

Una volta stampato nella forma desiderata, il muscolo artificiale è stato azionato elettricamente utilizzando un sottile filo resistivo e una bassa tensione (8V) e testato. I test hanno mostrato che è in grado di eseguire i più diversi movimenti e compiti che ci si aspetta da un muscolo: può spingere, tirare, piegare, ruotare e sollevare pesi.

Una svolta per la robotica soft

La nuova invenzione pare dunque avere tutte le carte in regola per aprire nuovi sviluppi alla robotica soft, una branca della robotica che si ispira agli organismi viventi e punta a realizzare macchine in grado di interagire con gli esseri umani in settori come la manifattura e l’assistenza sanitaria. Macchine che, a differenza dei quelle a struttura rigida, replichino il modo naturale di afferrare e manipolare oggetti, anche i più delicati.

Su questa strada sta proseguendo il lavoro dei ricercatori ora all’opera per perfezionare la loro creatura, iniziando con l’incorporare nel muscolo materiali conduttivi in sostituzione del cavo utilizzato, per accelerare il tempo di risposta e aumentando la durata. Il passaggio successivo sarà coinvolgere l’intelligenza artificiale per imparare a controllare il muscolo.

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