Un team di ricercatori della Cornell University ha sviluppato una nuova tipologia di robot bioibridi, controllati tramite impulsi elettrici generati dai miceli dei funghi. Questa innovazione rivoluzionaria, documentata nell’articolo pubblicato su Science Robotics da Anand Mishra e i suoi colleghi del Laboratorio di Robotica Organica della Cornell, offre la possibilità di creare macchine che riescono a reagire in maniera autonoma agli stimoli ambientali, migliorando l’interazione rispetto ai tradizionali robot sintetici.

Il micelio è la parte vegetativa dei funghi, presente nel sottosuolo, e si distingue per la sua capacità di crescere in condizioni avverse e per la sua abilità nel captare segnali chimici e biologici, rispondendo a molteplici input esterni. I ricercatori hanno sfruttato queste proprietà per creare un sistema di controllo che consente ai robot di adattarsi alle variazioni nell’ambiente circostante. Questo rende i robot bioibridi potenzialmente più sensibili e flessibili rispetto ai loro omologhi puramente sintetici.

Controllo bioibrido tramite impulsi elettrici

Il micelio emette segnali elettrici che sono stati utilizzati come fonte di controllo per i robot. Il sistema sviluppato da Mishra consente di intercettare questi segnali elettrofisiologici attraverso un’interfaccia elettrica in grado di bloccare le interferenze e registrare accuratamente l’attività elettrica del micelio in tempo reale. I segnali vengono poi convertiti in impulsi digitali, che controllano gli attuatori del robot. Questo processo è simile a quello dei circuiti neuronali, con il sistema che traduce i picchi ritmici naturali del micelio in comandi per il movimento del robot.

I ricercatori hanno progettato due robot bioibridi: uno con forma di ragno e un altro su ruote. Entrambi hanno completato con successo una serie di esperimenti. Il primo esperimento ha mostrato che i robot erano in grado di camminare e muoversi grazie ai segnali spontanei generati dal micelio. In seguito, sottoponendo i robot alla luce ultravioletta, si è osservato un cambiamento nei loro movimenti, dimostrando la capacità dei miceli di reagire agli stimoli ambientali. Infine, i ricercatori sono riusciti a sovrascrivere completamente il segnale nativo del micelio, mostrando la flessibilità del sistema.

Implicazioni e potenziali applicazioni

Le potenziali applicazioni di questa tecnologia sono molteplici e si estendono ben oltre il campo della robotica. Un esempio proposto dagli stessi ricercatori è l’utilizzo di questi robot bioibridi in agricoltura. Grazie alla capacità dei miceli di rilevare e rispondere a segnali chimici, i robot potrebbero monitorare in tempo reale la chimica del suolo e intervenire autonomamente, ad esempio decidendo quando aggiungere fertilizzanti, con l’obiettivo di migliorare la sostenibilità agricola e ridurre fenomeni dannosi come le fioriture algali.

La fusione tra componenti biologici e tecnologici non solo migliora l’efficienza dei robot, ma crea anche una connessione tra il sistema vivente e la macchina. Questo progresso potrebbe aprire nuove strade per l’integrazione della robotica nei processi biologici e ambientali.

La ricerca è stata sostenuta dalla National Science Foundation, dal Dipartimento dell’Agricoltura degli Stati Uniti e dal programma NSF Signal in Soil.

L’industria della robotica continua a evolversi rapidamente, con nuove tecnologie che migliorano sia la sicurezza sul lavoro sia l’impatto ambientale dei robot. Recenti studi della Washington State University hanno messo in luce sviluppi significativi: algoritmo avanzato che rende i robot orientati verso la sicurezza e consapevoli della disattenzione umana, e il potenziale ecologico dei robot di consegna automatici, capaci di ridurre l’impronta di carbonio. Questi progressi promettono di trasformare il modo in cui i robot interagiscono con gli esseri umani e l’ambiente, aprendo la strada a un futuro più sicuro e sostenibile.

Algoritmo innovativo per migliorare la sicurezza dei Robot in ambienti di lavoro

Un team di ricercatori della Washington State University ha sviluppato un nuovo algoritmo che potrebbe rendere i robot industriali significativamente più sicuri quando lavorano a stretto contatto con gli esseri umani. In molti settori industriali, i robot condividono lo spazio di lavoro con gli operatori umani, spesso eseguendo compiti ripetitivi che possono portare a incidenti dovuti alla disattenzione. Mehdi Hosseinzadeh, professore assistente presso la Scuola di Ingegneria Meccanica e dei Materiali della Washington State University, ha guidato uno studio che ha sviluppato un algoritmo specificamente progettato per tenere conto della disattenzione umana.

L’algoritmo di sicurezza funziona osservando il comportamento degli operatori umani e identificando livelli di disattenzione. Quando viene rilevato un comportamento negligente, il robot modifica le sue azioni per ridurre il rischio di incidenti. Ad esempio, può rallentare le sue operazioni o modificare la sua posizione per evitare di intralciare un operatore distratto. Questa capacità di adattamento rende i robot più resilienti e meno suscettibili agli errori umani.

I test iniziali del nuovo algoritmo, condotti in simulazioni al computer su linee di imballaggio e assemblaggio, hanno dimostrato un miglioramento della sicurezza fino all’80% e dell’efficienza fino al 38% rispetto ai metodi tradizionali. Questi risultati promettenti spingono i ricercatori a pianificare ulteriori test in laboratorio con robot e operatori reali, con l’obiettivo di applicare questa tecnologia in contesti industriali veri e propri. L’algoritmo rappresenta un passo avanti cruciale verso l’integrazione sicura e armoniosa di robot e umani negli ambienti di lavoro.

Robot di Consegna Automatici: soluzione Verde per il futuro delle consegne

Un secondo studio della Washington State University ha esplorato il potenziale dei robot di consegna automatici per ridurre l’impronta di carbonio associata alla consegna di cibo e altri beni. Questi robot, simili a valigie e alimentati da energia elettrica, offrono un’alternativa sostenibile ai metodi di consegna tradizionali, che spesso utilizzano veicoli a benzina. Secondo lo studio, i robot di consegna hanno un’impronta di carbonio molto inferiore, contribuendo a ridurre l’inquinamento e la congestione del traffico nelle aree urbane.

Il sondaggio condotto dai ricercatori ha coinvolto 418 partecipanti, reclutati tramite la piattaforma di crowdsourcing Amazon MTurk. I risultati hanno mostrato che i consumatori con una maggiore consapevolezza ambientale erano più propensi a scegliere i robot di consegna come metodo preferito per ricevere i loro ordini, a condizione che percepissero questi robot come affidabili. Tuttavia, la preoccupazione per possibili ritardi o la qualità del cibo consegnato ha diminuito l’attrattiva dei robot per alcuni consumatori.

I robot di consegna sono diventati particolarmente popolari durante la pandemia, quando la domanda di servizi di consegna a domicilio è aumentata notevolmente. Oltre a ridurre le emissioni di carbonio, questi robot possono diminuire la congestione del traffico fino al 29%, secondo alcune stime. Molte aziende stanno già adottando questi robot per le consegne dell’ultimo miglio, con grandi catene e piccoli ristoranti che esplorano l’utilizzo di queste tecnologie attraverso piattaforme come Grubhub e Starship Technologies.

Verso un futuro più sicuro e sostenibile nella Robotica

Gli studi della Washington State University sottolineano come la robotica stia diventando sempre più sofisticata e attenta non solo alla sicurezza umana ma anche all’ambiente. Con l’adozione di algoritmi avanzati per la sicurezza e l’implementazione di robot di consegna ecologici, l’industria robotica è pronta a giocare un ruolo cruciale nella creazione di un futuro più sicuro e sostenibile per tutti. Mentre continuiamo a sviluppare queste tecnologie, il loro impatto potenziale su settori come la produzione e la logistica diventa sempre più evidente, offrendo soluzioni innovative alle sfide contemporanee.

Gli ingegneri del MIT hanno sviluppato una micro-batteria minuscola, progettata per consentire l’uso di robot autonomi delle dimensioni di una cellula, con applicazioni che spaziano dalla somministrazione di farmaci all’interno del corpo umano alla localizzazione di perdite nei gasdotti. Questa nuova batteria, lunga 0,1 millimetri e spessa 0,002 millimetri, è in grado di catturare l’ossigeno dall’aria e utilizzarlo per ossidare lo zinco, creando una corrente con un potenziale fino a 1 volt. Questa energia è sufficiente per alimentare piccoli circuiti, sensori o attuatori.

Potenziale delle Micro-Batteria per la Robotica

Michael Strano, professore di ingegneria chimica al MIT e autore senior dello studio, afferma: “Pensiamo che questo sarà molto abilitante per la robotica. Stiamo integrando funzioni robotiche sulla batteria e iniziando a mettere insieme questi componenti in dispositivi.” Il laboratorio di Strano lavora da anni su robot di piccolissime dimensioni in grado di percepire e rispondere agli stimoli nell’ambiente. Una delle principali sfide nello sviluppo di questi robot è garantire che abbiano abbastanza energia per funzionare in modo autonomo.

Le batterie a base di zinco-aria, come quelle sviluppate dal MIT, offrono una lunga durata grazie alla loro elevata densità energetica. Queste batterie sono comunemente utilizzate negli apparecchi acustici e possono essere integrate in dispositivi microscopici per fornire energia in modo autonomo, senza bisogno di una fonte esterna costante.

Applicazioni future e sviluppi della tecnologia

La batteria progettata dal team del MIT può alimentare un attuatore, come un braccio robotico in grado di alzarsi e abbassarsi, oltre a componenti elettronici come un memristore e un circuito di orologio. Inoltre, la batteria è sufficiente per far funzionare sensori che cambiano la loro resistenza elettrica quando incontrano determinate sostanze chimiche nell’ambiente.

Un futuro sviluppo di questa tecnologia potrebbe riguardare la creazione di robot in miniatura che potrebbero essere iniettati nel corpo umano per localizzare un sito specifico e rilasciare un farmaco, come l’insulina. Questi dispositivi sarebbero costruiti con materiali biocompatibili che si disintegrerebbero una volta completata la loro funzione.