Immagine copertina generata con l’intelligenza artificiale
Controllare un robot con il semplice movimento di un dito, osservare ciò che vede e capire quando entra in contatto con un oggetto. È questa la possibilità offerta da BeetleBot, un piccolo robot morbido ispirato alla struttura dei coleotteri, sviluppato da un gruppo internazionale di ricercatori. Il dispositivo combina muscoli artificiali, una telecamera e sensori tattili per muoversi, afferrare oggetti e trasmettere informazioni all’operatore. La ricerca, pubblicata sulla rivista Science Advances, punta a rendere più accessibili le operazioni da remoto in ambienti difficili da raggiungere.
Un robot morbido ispirato alla muscolatura dei coleotteri
Il progetto è stato guidato da Sang Ouk Kim, professore presso il Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali del KAIST, in collaborazione con i gruppi di Wei Gao del California Institute of Technology (Caltech) e Hirotaka Sato della Nanyang Technological University (NTU). L’obiettivo è integrare in un dispositivo di piccole dimensioni funzioni che, nella robotica morbida, vengono spesso gestite da componenti separati o da sistemi complessi.
Per progettare BeetleBot, il gruppo ha studiato il rapporto tra i muscoli delle zampe dei coleotteri e il movimento delle loro articolazioni. Da questa analisi è derivata la disposizione dei muscoli artificiali e la progettazione delle gambe del robot. Realizzati tramite stampa 3D con un elastomero a cristalli liquidi, questi elementi si contraggono quando vengono riscaldati da un modulo alimentato elettricamente. Le diverse parti possono essere azionate indipendentemente, consentendo al dispositivo di avanzare e girare a destra o a sinistra.
Il controllo passa dai movimenti di un dito
Per impartire i comandi, i ricercatori hanno realizzato una fascia sensorizzata estensibile da indossare su un dito. Quando il dito si piega o si distende, cambia la resistenza elettrica della fascia, grazie alle modifiche nei percorsi conduttivi formati da nanotubi di carbonio. Il segnale viene interpretato dal sistema e trasformato in uno dei quattro comandi previsti: avanzare, svoltare a sinistra, svoltare a destra oppure afferrare un oggetto.
Le istruzioni vengono trasmesse a BeetleBot attraverso una connessione Bluetooth Low Energy. Il sistema traduce così gesti semplici in azioni precise, senza richiedere un’interfaccia di comando ingombrante. Il controllo gestuale, tuttavia, non rappresenta l’unico elemento distintivo: il robot è progettato per restituire informazioni utili a decidere la mossa successiva.
Telecamera e sensori per un feedback in tempo reale
BeetleBot integra una piccola telecamera, che permette all’operatore di osservare l’ambiente circostante, e un sensore di pressione nella pinza. Quest’ultima è ispirata alle mandibole dei coleotteri e utilizza muscoli artificiali per chiudersi attorno agli oggetti. Il sensore capacitivo rileva il contatto attraverso le variazioni di capacità elettrica provocate dalla pressione esercitata sull’elemento sensibile.
Le immagini e i dati tattili vengono restituiti all’utente, che può valutare la situazione e inviare un nuovo comando con il dito. Si crea così un sistema di feedback bidirezionale: l’operatore guida il robot, mentre il dispositivo comunica ciò che osserva e percepisce. Nei test, BeetleBot è riuscito a evitare ostacoli, raggiungere un oggetto, afferrarlo e trasportarlo.
Le applicazioni possibili e i limiti ancora da superare
L’integrazione tra movimento, presa e rilevamento sensoriale potrebbe favorire l’impiego di robot morbidi in attività a distanza, soprattutto negli spazi difficili da raggiungere per le persone. Tra gli scenari indicati dai ricercatori figurano il recupero di piccoli oggetti, l’esplorazione ambientale e l’ispezione di apparecchiature industriali.
Prima di estendere l’utilizzo della tecnologia, però, sarà necessario affrontare alcuni ostacoli. Il gruppo segnala in particolare la necessità di migliorare la velocità di attuazione dei muscoli artificiali, la loro efficienza energetica e il sistema di alimentazione. Saranno inoltre indispensabili prove in ambienti di lavoro reali per verificarne le prestazioni.
Inho Kim, primo autore dello studio e professore alla Sungkyunkwan University, ha sottolineato il valore del collegamento tra informazioni sensoriali e comandi dell’utente. Il gruppo intende ora perfezionare i muscoli artificiali e i metodi di controllo basati sui dati raccolti, con l’obiettivo di rendere BeetleBot adatto a un numero maggiore di ambienti e attività.
Fonte: Techxplore
