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Dall’università di Harvard, un robot a tentacoli per maneggiare oggetti fragili

Sviluppato da ricercatori della nota università americana, il robot-polpo può afferrare delicatamente oggetti fragili meglio di qualsiasi altro ‘collega’ 

 

Un robot morbido dall’aspetto a metà tra una medusa e un polpo, che simula la meccanica dei capelli ricci: è l’ultima creatura – è proprio il caso di dirlo – sviluppata in tema di robotica e destinata a maneggiare oggetti fragili e di particolare delicatezza.

Pinze robotiche e oggetti fragili

Siamo ben consapevoli di quanto sia difficile afferrare e trattenere oggetti con pinze robotiche: se hai mai giocato al gioco dell’artiglio in un luna park, ti sarà immediato comprendere quanto complesso e snervante possa dimostrarsi questa attività. Immagina se l’oggetto da afferrare fosse un prezioso corallo in via di estinzione o un tesoro da un relitto affondato secoli fa, o un qualsiasi altro oggetto fragile, da un animale imbalsamato a un manufatto prezioso, a una pianta grassa irta di spine.

La maggior parte delle pinze robotiche attualmente in uso utilizza una combinazione di abilità dell’operatore e sensori, intricati circuiti di feedback o algoritmi di apprendimento automatico all’avanguardia per afferrare oggetti fragili o di forma irregolare.

Tuttavia, gli scienziati della John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) di Harvard hanno dimostrato che esiste un metodo più semplice.

Una pinza ‘tentacolare’

Prendendo ispirazione dalla natura, gli scienziati hanno creato un nuovo tipo di morbida pinza robotica che utilizza una rete di sottili tentacoli per intrappolare e afferrare oggetti, in modo simile a come le meduse raccolgono la loro preda.

I singoli filamenti, o tentacoli, non sono molto forti da soli. Tuttavia, se usati in gruppo, i filamenti possono afferrare saldamente e trattenere oggetti di tutte le forme e dimensioni.

Questo nuovo approccio alla presa robotica integra le soluzioni esistenti sostituendo pinze semplici e tradizionali che richiedono strategie di controllo complesse con filamenti estremamente conformi e morfologicamente complessi che possono funzionare con un controllo molto semplice. Si tratta di un approccio che amplia la gamma di oggetti che è possibile gestire grazie a bracci e pinze robotiche.

Lo studio è stato recentemente pubblicato sulla rivista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

La pinza a tentacoli afferra una ‘succulenta. Foto: Harvard Microrobotics Lab/Harvard SEAS

“Con questa ricerca, abbiamo voluto reinventare il modo in cui interagiamo con gli oggetti”, ha affermato Kaitlyn Becker,  post-dottorato presso il SEAS, il laboratorio di Harvard in cui è nata questa pinza robotica, attualmente professore assistente di ingegneria meccanica al MIT e prima autrice dell’articolo. “Sfruttando la naturale conformità della robotica morbida e migliorandola con una struttura conforme, abbiamo progettato una pinza il cui valore è maggiore della somma delle sue parti e che vanta una strategia di presa in grado di adattarsi a una gamma di oggetti complessi con una pianificazione e una percezione minime.”

La meccanica dei capelli ricci

La forza e l’adattabilità della pinza derivano dalla sua capacità di impigliarsi con l’oggetto che sta tentando di afferrare. I filamenti lunghi un piede sono tubi di gomma cavi. Un lato del tubo ha una gomma più spessa dell’altro, quindi quando il tubo è pressurizzato, si arriccia come un codino o come capelli lisci in una giornata piovosa.

I riccioli si annodano e si intrecciano tra loro e con l’oggetto, con ogni intreccio che aumenta la forza della presa. Mentre la presa collettiva è forte, ogni contatto è individualmente debole e non danneggerà nemmeno l’oggetto più fragile. Per rilasciare l’oggetto, i filamenti vengono semplicemente depressurizzati.

La pinza non necessita di rilevamento, pianificazione o controllo del feedback; si basa sulla semplice inflazione per avvolgere gli oggetti.

Come funziona, in pratica

Scoprilo nel video: 

 

Le possibili applicazioni 

I ricercatori hanno utilizzato simulazioni ed esperimenti per testare l’efficacia della pinza, raccogliendo una serie di oggetti, tra cui varie piante d’appartamento e giocattoli.

La pinza potrebbe essere utilizzata in applicazioni del mondo reale per afferrare frutta e verdura morbide per la produzione e la distribuzione agricola, tessuti delicati in ambienti medici e persino oggetti di forma irregolare nei magazzini, come la vetreria.

 

Fonti: “L’entanglement attivo consente la presa stocastica e topologica” di Kaitlyn Becker, Clark Teeple, Nicholas Charles, Yeonsu Jung, Daniel Baum, James C. Weaver, L. Mahadevan e Robert Wood, 10 ottobre 2022, Atti della National Academy of Sciences .
DOI: 10.1073/pnas.2209819119 + Scitechdaily

immagine di copertina: uno dei tentacoli in presa. Foto: Harvard Microrobotics Lab/Harvard SEAS


 

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