AvanTIUn nuovo robot morbido in grado di individuare lesioni e auto-guarirsi

11.01.23 - 08:00
Sviluppati speciali sensori ottici high-tech che possono dare a un robot morbido delle caratteristiche autoriparanti.
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Un nuovo robot morbido in grado di individuare lesioni e auto-guarirsi
Sviluppati speciali sensori ottici high-tech che possono dare a un robot morbido delle caratteristiche autoriparanti.

I robot oggi vengono adoperati sempre più spesso. Tuttavia, per andare in ambienti remoti che gli esseri umani non possono raggiungere, come in fondo al mare o nello spazio esterno, non avranno bisogno solo di energia e di un mezzo per arrivarci, ma dovranno essere anche capaci di prendersi cura di loro stessi. In pratica, dovranno autoripararsi. A tale scopo, un team di ingegneri della Cornell University ha combinato sensori ottici con un materiale composito per creare un robot morbido in grado di rilevare quando e dove è stato danneggiato e quindi ripararsi sul posto.

«Il nostro laboratorio cerca sempre di rendere i robot più duraturi e agili, in modo che funzionino più a lungo con maggiori capacità. Il fatto è che se fai funzionare i robot per molto tempo, accumuleranno danni. E quindi come possiamo permettere loro di riparare o affrontare quel danno?», ha affermato Rob Shepherd, professore associato di ingegneria meccanica e aerospaziale presso la Cornell Engineering.

Il primo passo perché tale riparazione possa avvenire è che il robot deve essere in grado di identificare che c'è, in effetti, qualcosa che deve essere riparato. Per anni, l’Organic Robotics Lab di Shepherd ha utilizzato sensori in fibra ottica estensibili per rendere i robot morbidi e i relativi componenti il più agili e pratici possibile. Nei sensori a fibra ottica, la luce proveniente da un LED viene inviata attraverso una guida d’onda ottica e un fotodiodo rileva i cambiamenti nell’intensità del raggio per determinare quando il materiale viene deformato. Uno dei vantaggi della tecnologia è che le guide d’onda sono ancora in grado di propagare la luce se vengono perforate o tagliate.

Nella nuova ricerca, il team di ingegneri ha combinato i sensori con un elastomero di poliuretano urea, che incorpora legami idrogeno, che è in grado di “guarire” rapidamente i danni che riceve. Il risultato sono gli “SHeaLDS”, guide luminose autorigeneranti per il rilevamento dinamico, che forniscono un rilevamento dinamico affidabile a grandi sollecitazioni senza deriva o isteresi, sono resistenti alle perforazioni e si riparano automaticamente dai tagli a temperatura ambiente senza alcun intervento esterno.

Per testare la tecnologia, i ricercatori hanno installato gli SHeaLDS in un robot morbido simile a una stella marina a quattro zampe. Hanno forato una delle zampe per sei volte e il robot ha rilevato il danno “autoguarendosi” in circa un minuto. Non solo, il robot autoriparante ha anche adattato autonomamente il suo andamento in base al danno che aveva rilevato. In effetti, il materiale è robusto, ma comunque non è indistruttibile. «Ha proprietà simili alla carne umana. Non guarisce bene dalle bruciature o da esposizione ad acidi, perché questo cambia le sue proprietà chimiche. Ma sui tagli fa un lavoro grandioso», ha dichiarato Shepherd.

Shepherd prevede di integrare gli SHeaLDS con algoritmi di machine learning che riconoscano gli eventi tattili. In pratica, vorrebbe alla fine creare «un robot molto resistente che ha superfici esterne autoriparanti e sensibili all’ambiente esterno». In una parola, pelle per robot sempre più simili agli esseri umani.

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