Un robot a forma di falena capace di sviluppare nuovi sensori grazie a una sorta di sangue artificiale. È il risultato di una ricerca condotta dagli ingegneri dell’Università di Tartu, in Estonia, e dell’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT), che hanno realizzato un prototipo in grado di modificare le proprie capacità attraverso una reazione chimica attivata dalla luce ultravioletta.
La tecnologia permette al robot di trasformare alcune parti del proprio corpo in sensori, senza dover installare componenti elettronici aggiuntivi. Un approccio che potrebbe rivelarsi particolarmente utile nelle missioni in ambienti imprevedibili, come edifici crollati o altri pianeti, dove stabilire in anticipo quali strumenti saranno necessari non è sempre possibile.
Il sangue artificiale che permette al robot di sviluppare nuovi sensori
La particolarità del robot-falena è il suo sistema circolatorio artificiale. Il corpo è realizzato in plastica trasparente stampata in 3D e presenta una rete di minuscoli canali che attraversano anche le ali. Al loro interno una piccola pompa fa circolare circa 3 millilitri di liquido, una parte del quale penetra per circa un centesimo di millimetro nella plastica circostante.
Il fluido contiene pirrolo, una sostanza chimica che, quando viene esposta alla luce ultravioletta insieme a un additivo fotoattivabile, si trasforma in polipirrolo, un polimero elettricamente conduttivo.
I ricercatori hanno utilizzato una mascherina per selezionare con precisione la porzione dell’ala da illuminare. La reazione chimica ha quindi trasformato quella specifica area, rendendola nera e conferendole nuove proprietà elettriche.
Il risultato è un sensore che viene letteralmente fatto crescere sul corpo del robot, anziché essere montato come componente separato.
Come funziona il sensore attivato dalla luce ultravioletta
Il sistema non richiede che il robot sviluppi autonomamente anche i collegamenti elettronici. Durante la stampa 3D vengono infatti inseriti nel corpo alcuni sottili fili d’oro, che permettono di rilevare le variazioni elettriche prodotte dal nuovo materiale.
Quando la luce UV raggiunge la zona trasformata in polipirrolo, la sua resistenza elettrica diminuisce temporaneamente. Un piccolo chip installato a bordo riconosce il cambiamento e può reagire facendo lampeggiare un LED oppure muovendo le ali.
I test hanno mostrato che il sensore continua a funzionare anche dopo quattro mesi di conservazione. Inoltre, la sua sensibilità aumenta con le successive esposizioni, perché il pirrolo rimasto nel materiale continua a reagire. C’è però un limite: dopo ogni impulso di luce ultravioletta servono circa cinque minuti affinché il sistema torni a stabilizzarsi.
Un prototipo ancora lontano dall’utilizzo pratico
Nonostante le potenzialità, il robot è ancora in una fase sperimentale. Non è in grado di volare e il movimento delle ali viene ottenuto attraverso un filo di nitinol, una lega a memoria di forma che si piega quando viene riscaldata da un’alimentazione esterna.
L’utilizzo di batterie sarebbe tecnicamente possibile, ma secondo Kadri-Ann Pankratov, prima autrice dello studio, il vero salto di qualità arriverebbe dalla possibilità di ricavare energia direttamente dal sangue artificiale. Il gruppo ha già avviato alcuni test preliminari per alimentare il microprocessore attraverso i reagenti presenti nel fluido.
Ci sono anche altri aspetti da migliorare. Per il momento sono i ricercatori, e non il robot, a decidere quando riempire i canali e in quale punto far sviluppare il sensore, attraverso una mascherina. Inoltre, la reazione chimica non è reversibile.
Secondo Pankratov, il principale limite non riguarda tanto il numero di sensori realizzabili, quanto la quantità di superficie che può essere raggiunta contemporaneamente dal liquido e dalla luce.
Le prospettive per i robot con sistemi circolatori artificiali
La ricerca, pubblicata sulla rivista scientifica Advanced Science, si inserisce in un filone di studi dedicati ai robot capaci di costruire o riparare parti del proprio corpo. Nel 2022, per esempio, alcuni ingegneri della Cornell University avevano presentato un robot morbido dotato di sensori ottici, in grado di individuare i danni e autoripararsi. L’IIT ha sviluppato anche FiloBot, un robot che stampa in 3D il proprio corpo mentre cresce e si arrampica.
La soluzione sviluppata a Tartu e dall’IIT introduce però un elemento differente: utilizzare la circolazione artificiale per aggiungere funzioni che il robot non possedeva in origine.
Le stesse vene potrebbero trasportare anche altre sostanze chimiche, comprese quelle capaci di produrre reazioni reversibili. Il sistema potrebbe inoltre essere svuotato e riutilizzato con la stessa miscela oppure con fluidi differenti.
Un’altra possibilità riguarda il rifornimento dei precursori chimici attraverso i canali, con l’eventualità futura di recuperare almeno una parte delle sostanze necessarie direttamente dall’ambiente.
L’obiettivo indicato da Pankratov è che, entro dieci anni, il sangue artificiale e i sistemi circolatori possano diventare una soluzione consolidata per alcune applicazioni robotiche, con diverse tecnologie basate su materiali differenti.
Fonte: New Atlas
