Sommario
L’Università di Bristol ha progettato un nuovo tipo di robot morbido ispirato al sistema nervoso del polpo, capace di afferrare oggetti, adattarsi all’ambiente e decidere autonomamente le proprie azioni senza l’uso di microprocessori o software. Al cuore della scoperta si trova un concetto innovativo definito suzione intelligente: un sistema di aspirazione in grado non solo di aderire a una superficie, ma anche di percepirne le caratteristiche fisiche e di regolare il comportamento del robot in tempo reale.
Pubblicato sulla rivista Science Robotics, lo studio apre la strada a una nuova generazione di robotica morbida con applicazioni che vanno dalla medicina all’agricoltura, fino alla produzione industriale e ai dispositivi indossabili. Un esempio di come intelligenza meccanica decentralizzata e circuiti fluidici locali possano imitare la sofisticata autonomia biologica degli invertebrati marini.
Suzione intelligente come forma di pensiero fisico: i robot diventano sensibili
Il principio base del robot sviluppato dal team guidato da Tianqi Yue, presso la Facoltà di Scienze e Ingegneria dell’Università di Bristol, è tanto semplice quanto rivoluzionario: sostituire l’elettronica con la fluidodinamica. Il sistema impiega flussi di aria o acqua per attivare e controllare ventose artificiali, esattamente come fanno i polpi con i propri tentacoli.
Il robot è in grado di:
- afferrare oggetti fragili adattando la forma del tentacolo;
- distinguere se è in contatto con aria, acqua o una superficie ruvida;
- prevedere l’intensità della forza esercitata sull’arto.
Tutte queste azioni vengono eseguite senza alcun computer centrale, grazie alla combinazione di pressione idraulica e microcircuiti fluidici incorporati nel materiale del robot.
Secondo Yue, la novità è nella gerarchia dell’intelligenza. A un livello inferiore, la “suzione intelligente” consente al robot di rispondere in modo adattivo al contesto fisico. A un livello superiore, permette di decifrare il feedback pressorio e comportarsi in base alla superficie, allo sforzo e alla configurazione geometrica dell’oggetto da afferrare.
Tentacoli sintetici e percezione distribuita: il corpo come cervello
Il team ha dimostrato che il robot può eseguire azioni complesse in ambienti variabili usando solo la sua struttura fisica come sistema di calcolo. Questa capacità, nota in robotica come “embodied intelligence”, implica che il comportamento emergente nasce dalla forma e dai materiali del robot, piuttosto che da algoritmi interni.
La ventosa artificiale creata dal team di Bristol riproduce non solo la morfologia del tentacolo del polpo, ma anche la sua logica neuro-muscolare distribuita. Attraverso pressioni idrauliche locali, ogni segmento del robot prende decisioni autonome che si integrano nel movimento complessivo.
Questa strategia supera i limiti dei robot centralizzati, nei quali ogni sensore deve comunicare con un processore. Qui invece, ogni parte del robot è autosufficiente nel decidere come piegarsi, ritrarsi o afferrare, in base ai flussi locali e ai feedback meccanici.
Applicazioni nella medicina, nell’agricoltura e nell’industria
La robotica ispirata al polpo potrebbe trasformare molteplici settori applicativi. Il sistema è semplice, economico e scalabile, e può essere adattato a diversi materiali e ambienti operativi. Tra le applicazioni ipotizzate:
- raccolta delicata di frutti nelle coltivazioni, evitando danni meccanici;
- manipolazione di oggetti fragili su linee di produzione industriali;
- ancoraggio di strumenti medici all’interno del corpo umano durante operazioni minimamente invasive;
- realizzazione di giocattoli intelligenti e strumenti indossabili per la riabilitazione o l’assistenza fisica.
La sicurezza intrinseca del sistema – privo di motori rigidi o parti elettriche – lo rende ideale per interagire con esseri viventi, inclusi bambini, pazienti e anziani.
Prossimi sviluppi: materiali intelligenti e intelligenza artificiale per l’ambiente reale
Il gruppo di ricerca sta ora lavorando per rendere il sistema più compatto, robusto e reattivo in ambienti reali. Tra gli obiettivi futuri:
- l’integrazione di materiali intelligenti con proprietà variabili in base alla temperatura, umidità o campo elettrico;
- l’uso di moduli di intelligenza artificiale locale per potenziare la capacità predittiva e decisionale del sistema;
- lo sviluppo di versioni indossabili per supporto muscolare, ausilio alla mobilità o assistenza tattile nei non vedenti.
Come ha dichiarato Tianqi Yue: “È affascinante pensare che una semplice ventosa, senza alcuna elettronica, possa sentire, pensare e agire, proprio come un braccio di polpo. Questo ci avvicina a una nuova generazione di robot che saranno più naturali, morbidi e intuitivi da usare.”
Il progetto coinvolge anche Chenghua Lu, Kailuan Tang, Qiukai Qi, Zhenyu Lu, Loong Yi Lee, Hermes Bloomfield-Gadȇlha e Jonathan Rossiter, ed è stato presentato nell’articolo Embodying soft robots with octopus-inspired hierarchical suction intelligence.
