La soft robotics in mostra a Expo 2015

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foto 3 foto 2Presso lo stand di Regione Toscana è possibile conoscere i progetti di ricerca scientifica della  Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa tra cui rientra il polpo robot.

La soft robotics, ossia l’uso di materiali morbidi per costruire robot, è oggi ritenuta una delle direzioni di sviluppo più promettenti per la robotica. Proprio la soft robotics è protagonista a Milano presso il Padiglione Italia Regione Toscana di Expo 2015, grazie alla Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa. L’Ateneo, ritenuto un esempio di eccellenza per la Toscana, sta contribuendo allo sviluppo di robot flessibili, scattanti e agili proprio come un polpo.

Il robot Octopus, realizzato nell’ambito dell’omonimo progetto europeo (nel Programma ICT-FET, Future and Emerging Technologies, che ha previsto un finanziamento di 7 milioni e 600 mila euro)  è innovativo rispetto alla robotica classica basata su strutture rigide e ha gettato le fondamenta della soft robotics. Il progetto, coordinato dalla Scuola Superiore Sant’Anna presso il proprio Centro di Robotica Marina di Livorno, si è concluso a fine 2013 e ha visto la collaborazione di un team composto da ingegneri, robotici, matematici, informatici, biologi e neuroscienziati provenienti da otto università di Italia, Svizzera, Israele, Inghilterra e Grecia. Octopus ha preso a modello per la robotica soft il polpo comune per le sue caratteristiche di deformabilità, capacità di movimento e forza, oltre che di comportamento intelligente con capacità di apprendimento e memoria. Un aspetto interessante, dal punto di vista robotico, riguarda l’assenza, nel polpo, di qualsiasi struttura rigida. Nonostante questa caratteristica l’animale riesce, se è necessario, a diventare rigido, sviluppare forza o manipolare oggetti con destrezza. Le braccia del robot Octopus  sono state realizzate interamente con materiali soft (fibre plastiche, PET), ma sono in grado di diventare rigide quando è necessario e di sviluppare forza. La versione a cavi, in vasca, simula il braccio del polpo dal punto di vista dei materiali usati, simili in termini di morbidezza e galleggiabilità, nella forma affusolata e nella contrazione muscolare. Per quest’ultima, sono stati integrati cavi direttamente nel braccio e la loro trazione riproduce l’uso dei muscoli longitudinali del polpo. La versione esposta in libreria, nella piattaforma a otto braccia, è dotata di motori basati su leghe a memoria di forma (sottili fili metallici in grado di contrarsi quando sono attivati elettricamente) disposti seguendo l’anatomia dell’animale, permettendo un comportamento ancora più naturale. Le braccia sono coperte con una pelle sensorizzata con sensori di contatto e di deformazione e con ventose passive. Il robot è in grado di muoversi in acqua, di allungare e flettere le braccia in diverse direzioni e di afferrare oggetti. Partendo dalle tecnologie di robotica soft studiate in Octopus si sono aperte opportunità in campo medico-chirurgico dove si stanno realizzando strumenti flessibili e a rigidezza variabile per eseguire operazioni minimamente invasive o simulatori di organi e strutture biologiche. Un altro campo di applicazione è rappresentato dall’automazione industriale e dalla robotica agricola, dove è importante la possibilità di usare manipolatori morbidi e flessibili per minimizzare il rischio di danneggiare l’ambiente o gli oggetti da manipolare. Altro prototipo in mostra, per il settore marino, è il risultato del progetto PoseiDrone, finanziato dalla Fondazione Livorno e portato avanti dallo stesso istituto di biorobotica. Il progetto ha consentito la realizzazione del primo robot marino dal corpo morbido, in grado di nuotare, camminare su diversi fondali e afferrare oggetti. Possibile è vedere il principio su cui il robot basa la sua locomozione a propulsione. Ricalcando la modalità usata dal polpo per nuotare, il sifone artificiale è ripetutamente strizzato per espellere velocemente l’acqua e permettere al robot di muoversi. Le braccia sono usate, invece, per muoversi sul fondo del mare, ma nel prototipo in esposizione non sono attivate. PoseiDrone potrà essere usato a supporto di applicazioni marine, come la pulizia del mare, l’esplorazione, il monitoraggio delle acque e le operazioni di soccorso. Come ha spiegato Cecilia Laschi, docente di biorobotica dell’Istituto Sant’Anna di Pisa non sono stati ancora formalizzati accordi industriali per la produzione su ampia scala di questi robot, ma non mancano i contatti con le imprese. All’interno del consorzio coinvolto nella ricerca rientrano anche grosse aziende; la fase di produzione potrebbe costituire il passo successivo.

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