Home Notizie recenti La prossima generazione di robot sarà mutaforma

La prossima generazione di robot sarà mutaforma

188
0

Avvolgere una palla elastica (arancione) in uno strato di minuscoli robot (blu) consente ai ricercatori di programmare forma e comportamento. Credito: Jack Binysh

I fisici hanno scoperto un nuovo modo per rivestire i robot morbidi con materiali che consentono loro di muoversi e funzionare in modo più mirato. La ricerca, guidata dall’Università di Bath nel Regno Unito, è descritta oggi in La scienza avanza.

Gli autori dello studio ritengono che la loro rivoluzionaria modellazione sulla “materia attiva” potrebbe segnare un punto di svolta nella progettazione dei robot. Con l’ulteriore sviluppo del concetto, potrebbe essere possibile determinare la forma, il movimento e il comportamento di un solido morbido non dalla sua elasticità naturale ma dall’attività controllata dall’uomo sulla sua superficie.

La superficie di un normale materiale morbido si restringe sempre in una sfera. Pensa al modo in cui l’acqua si trasforma in goccioline: la formazione di perline si verifica perché la superficie dei liquidi e di altro materiale morbido si contrae naturalmente nella più piccola superficie possibile, ad esempio una sfera. Ma la materia attiva può essere progettata per lavorare contro questa tendenza. Un esempio di questo in azione sarebbe una palla di gomma avvolta in uno strato di nano-robot, in cui i robot sono programmati per lavorare all’unisono per distorcere la palla in una nuova forma predeterminata (ad esempio, una stella).

Si spera che la materia attiva porti a una nuova generazione di macchine la cui funzione verrà dal basso verso l’alto. Quindi, invece di essere governate da un controller centrale (il modo in cui i bracci robotici odierni sono controllati nelle fabbriche), queste nuove macchine sarebbero costituite da molte singole unità attive che cooperano per determinare il movimento e la funzione della macchina. Questo è simile al funzionamento dei nostri stessi tessuti biologici, come le fibre del muscolo cardiaco.

Utilizzando questa idea, gli scienziati potrebbero progettare macchine morbide con bracci realizzati con materiali flessibili alimentati da robot incorporati nella loro superficie. Potrebbero anche personalizzare le dimensioni e la forma delle capsule di somministrazione del farmaco, rivestendo la superficie delle nanoparticelle in un materiale reattivo e attivo. Questo a sua volta potrebbe avere un effetto drammatico su come un farmaco interagisce con le cellule del corpo.

Il lavoro sulla materia attiva mette in discussione l’assunto che il costo energetico della superficie di un solido liquido o molle debba essere sempre positivo perché per creare una superficie è sempre necessaria una certa quantità di energia.

Il dottor Jack Binysh, primo autore dello studio, ha affermato: “La materia attiva ci fa guardare alle regole familiari della natura, regole come il fatto che la tensione superficiale deve essere positiva, sotto una nuova luce. Vedendo cosa succede se infrangiamo queste regole, e come possiamo sfruttare i risultati, è un posto eccitante per fare ricerca”.

L’autore corrispondente, il dott. Anton Souslov, ha aggiunto: “Questo studio è un’importante dimostrazione di concetto e ha molte utili implicazioni. Ad esempio, la tecnologia futura potrebbe produrre robot morbidi che sono molto più morbidi e migliori nel raccogliere e manipolare materiali delicati”.

Per lo studio, i ricercatori hanno sviluppato una teoria e simulazioni che descrivevano un solido morbido 3D la cui superficie subisce sollecitazioni attive. Hanno scoperto che queste sollecitazioni attive espandono la superficie del materiale, trascinando con sé il solido sottostante e provocando un cambiamento di forma globale. I ricercatori hanno scoperto che la forma precisa adottata dal solido potrebbe quindi essere adattata alterando le proprietà elastiche del materiale.

Nella fase successiva di questo lavoro, che è già iniziato, i ricercatori applicheranno questo principio generale per progettare robot specifici, come braccia morbide o materiali per il nuoto autonomo. Esamineranno anche il comportamento collettivo, ad esempio cosa succede quando hai molti solidi attivi, tutti impacchettati insieme.


Articolo precedenteLa nuova ricerca sui coaguli di sangue indica una migliore comprensione della riparazione delle ferite
Articolo successivoL’Ucraina interrompe metà della produzione mondiale di neon per chip, prospettive di appannamento