Sommario
Un team di ricercatori del Georgia Institute of Technology, in collaborazione con l’Università della California, Berkeley, ha sviluppato un robot capace di compiere salti fino a tre metri d’altezza, pur non avendo gambe. Il progetto prende ispirazione dal comportamento biomeccanico estremo dei nematodi, piccoli vermi capaci di deformare il proprio corpo in modo da immagazzinare energia e catapultarsi in aria con movimenti direzionali controllati. L’idea di fondo: se un organismo lungo pochi millimetri può manipolare la propria massa corporea per saltare come un ginnasta, allora anche un robot morbido può farlo.
Nematodi come modello biomeccanico: salti controllati da pieghe e distribuzione della massa
Secondo l’autore principale Victor Ortega-Jimenez, ora docente all’Università della California, Berkeley, la scoperta nasce dall’osservazione ad alta velocità di nematodi che saltano da superfici piane, piegando il loro corpo in forme differenti a seconda della direzione desiderata. Per saltare all’indietro, il nematode punta la testa verso l’alto, crea una piega al centro del corpo e rilascia l’energia compressa in una capriola aerea. Per saltare in avanti, invece, inarca la parte posteriore del corpo e spinge verso l’alto come in un salto in lungo da fermo.
Questo meccanismo è controllato dalla modifica dinamica del centro di massa, che consente all’organismo di direzionare con precisione il salto pur non avendo arti né propulsori. Il risultato è un comportamento unico nel mondo animale, che combina agilità direzionale e efficienza energetica a una scala microscopica.
Simulazione digitale e replica robotica: la biomeccanica diventa ingegneria
Dopo aver filmato i movimenti dei nematodi, il team ha simulato al computer le traiettorie e le deformazioni strutturali, per poi costruire una serie di robot morbidi capaci di replicare i movimenti osservati. Le versioni iniziali, realizzate in materiali flessibili, sono state successivamente rinforzate con fibre di carbonio, ottenendo una struttura capace di immagazzinare e rilasciare energia elastica in modo simile agli organismi viventi.
Il risultato è un dispositivo che può compiere salti verticali impressionanti – fino a tre metri, l’equivalente di centinaia di volte la propria altezza – senza l’uso di gambe, molle meccaniche o propulsori esterni. I test hanno dimostrato che il robot può modificare la direzione del salto variando la distribuzione del peso interno e la geometria delle pieghe.
Kink come vantaggio meccanico: una sfida ribaltata dalla natura
Uno degli aspetti più sorprendenti dell’intero progetto è la rivalutazione del concetto di kink (piegatura marcata), normalmente considerato un limite nei sistemi meccanici. Come sottolinea il ricercatore Ishant Tiwari, coautore dello studio e post-doc presso il Georgia Tech, le pieghe nei materiali sono generalmente un problema: nei vasi sanguigni possono causare ictus, nelle cannucce bloccano il flusso, nei tubi tagliano la pressione. Ma nei nematodi, la piega funziona come una molla biologica, accumulando energia cinetica pronta a essere rilasciata.
Il robot imita questo principio, utilizzando il kink non come errore strutturale, ma come sorgente di forza propulsiva. Il meccanismo è scalabile, e potrebbe presto essere adattato a robot più grandi o a dispositivi mobili con necessità di mobilità estrema.
Verso nuove forme di locomozione autonoma: robot morbidi per ambienti complessi
La possibilità di costruire robot saltatori senza gambe apre scenari radicali per l’esplorazione in ambienti dove le ruote o i piedi sono inefficienti: terreni accidentati, zone post-catastrofe, o spazi chiusi. A differenza dei robot a gambe rigide, queste macchine possono trasformarsi, saltare ostacoli, e ridurre al minimo le parti in movimento, con un notevole vantaggio in termini di affidabilità e manutenzione.
In prospettiva, l’integrazione di materiali reattivi, sistemi di guida autonoma e feedback sensoriale potrebbe permettere a questi dispositivi di navigare autonomamente spazi irregolari, riconoscere pattern ambientali e compiere azioni complesse su scala ridotta.
