Sommario
L’integrazione tra robotica e biologia sta raggiungendo nuovi livelli grazie a innovazioni che trasformano i robot in sistemi sempre più naturali e adattabili. Due recenti sviluppi in questo settore mostrano come la tecnologia possa trarre ispirazione dagli organismi viventi per migliorare l’efficienza e la funzionalità dei sistemi robotici:
- Un mini robot nuotatore sviluppato dall’EPFL e dal Max Planck Institute, ispirato ai vermi piatti marini, capace di muoversi con grande agilità senza disturbare l’ambiente circostante.
- Un collettivo di robot “materiali”, realizzato dagli scienziati di UC Santa Barbara e TU Dresden, capace di cambiare forma e comportamento in base a segnali interni, proprio come avviene nei tessuti viventi.
Questi progressi non solo aprono nuove possibilità per l’impiego della robotica in ambienti complessi, ma gettano anche le basi per una futura generazione di macchine capaci di interagire in modo più armonioso con il mondo naturale.
Robot nuotatori ispirati alla natura: la rivoluzione della mobilità acquatica
I robot acquatici hanno un ruolo fondamentale nel monitoraggio degli ecosistemi marini, nella mappatura dell’inquinamento e nelle operazioni di sorveglianza subacquea. Tuttavia, molte di queste macchine utilizzano eliche rumorose, che possono disturbare la fauna marina e limitare il loro impiego in ambienti delicati come le barriere coralline o i laghi.
Il nuovo robot sviluppato dai ricercatori dell’EPFL e del Max Planck Institute supera questo problema grazie a un’innovativa tecnica di propulsione: invece di eliche, utilizza pinne ondulanti che imitano il movimento dei vermi piatti marini.
Caratteristiche tecniche e vantaggi
Il robot è più piccolo di una carta di credito e pesa appena 6 grammi, il che lo rende ideale per muoversi in spazi ristretti come quelli presenti nelle risaie o nei macchinari idrici. Grazie a un sistema di attuatori morbidi, può oscillare le pinne fino a 10 volte più velocemente degli organismi a cui si ispira, raggiungendo una velocità di 12 cm al secondo.
A differenza di molti robot acquatici che richiedono connessioni esterne per il controllo, questo dispositivo è completamente autonomo grazie a un sistema elettronico compatto che fornisce 500 volt di potenza con un consumo di soli 500 milliwatt—quattro volte meno di uno spazzolino elettrico.
Un robot che interagisce con l’ambiente
L’integrazione di sensori di luce permette al robot di seguire autonomamente fonti luminose, ampliando le sue applicazioni nel monitoraggio ambientale. Grazie alla sua struttura compatta e al suo movimento silenzioso, potrebbe essere utilizzato per studiare ecosistemi fragili senza disturbarli, oltre a fornire dati utili per il tracciamento dell’inquinamento e l’agricoltura di precisione.
Secondo Florian Hartmann, ricercatore dell’EPFL ora al Max Planck Institute, il prossimo obiettivo è migliorare l’autonomia e la resistenza del robot per test sul campo, con l’aspirazione di realizzare sistemi bio-ispirati sempre più sofisticati e in armonia con la natura.
Robot collettivi: macchine che si comportano come materiali intelligenti
Parallelamente, i ricercatori di UC Santa Barbara e della TU Dresden stanno sviluppando una nuova classe di robot capaci di cambiare forma e comportamento in modo autonomo, proprio come fanno i tessuti biologici.
L’idea nasce dallo studio dei processi di auto-organizzazione negli embrioni, che sono in grado di modificare la loro struttura passando da uno stato fluido a uno solido per modellare organi e tessuti.
Un nuovo paradigma: la robotica che imita la materia vivente
Il sistema sviluppato è composto da una serie di robot discoidali autonomi, simili a dischi da hockey, in grado di collegarsi tra loro e formare strutture con proprietà meccaniche variabili.
A differenza dei robot tradizionali che rispondono solo a comandi esterni, questa tecnologia consente ai dispositivi di adattarsi in modo dinamico, creando strutture rigide quando serve resistenza o trasformandosi in un sistema fluido quando è necessaria maggiore flessibilità.
Secondo Matthew Devlin, ex ricercatore dell’UC Santa Barbara e autore principale dello studio, questi robot rappresentano un nuovo tipo di materiale programmabile che non si limita a reagire agli stimoli, ma decide autonomamente come comportarsi.
Possibili applicazioni nel mondo reale
Questa tecnologia potrebbe rivoluzionare vari settori:
- Robotica industriale: Strutture che si modellano in base alle esigenze produttive.
- Medicina: Dispositivi che si adattano all’anatomia del paziente per interventi minimamente invasivi.
- Spazio e costruzioni: Materiali intelligenti per strutture adattabili a condizioni estreme.
Il direttore del progetto, Otger Campàs, ora alla TU Dresden, ha spiegato che i tessuti embrionali sono la massima espressione di un “materiale intelligente”, e che questa ricerca potrebbe aprire la strada a robot capaci di auto-ripararsi e adattarsi in tempo reale.
Il futuro della robotica è nell’imitazione della vita
I due sviluppi presentati mostrano come la robotica si stia muovendo sempre più verso l’imitazione della biologia per migliorare l’efficienza e la versatilità delle macchine.
- Il robot nuotatore dell’EPFL dimostra come un design ispirato alla natura possa portare a dispositivi più silenziosi, autonomi e rispettosi dell’ambiente.
- Il collettivo di robot intelligenti dell’UC Santa Barbara suggerisce una nuova era in cui i materiali stessi diventano adattivi, in grado di trasformarsi in base alle esigenze.
Questi progressi non sono solo un esercizio di ingegneria, ma un passo fondamentale verso robot capaci di interagire con il mondo senza forzarlo, ma adattandosi a esso in modo armonioso.
