Walking “bio-bots”

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roboticaMeccanica, elettronica e biologia sono tre discipline molto diverse, e riuscire a integrarle in nuovi sistemi artificiali rappresenta una delle sfide più esaltanti della robotica. Un primo risultato significativo è stato ottenuto dai ricercatori dell’Università dell’Illinois con la creazione di piccoli robot biologici semoventi (Muscle-Powered Bio-Bots), di un solo centimetro come dimensione e attivati da vere e proprie cellule muscolari, con controllo tramite un campo elettrico. L’attuazione biologica pilotata da cellule è lo step fondamentale per la realizzazione di qualsiasi macchina biologica, per cui si è cercato di integrare biologia e principi di ingegneria in modo da gettare le basi per lo sviluppo di macchine e sistemi biologici per applicazioni che per ora vedono come focus l’ambito medicale. Del resto, la biologia è un contesto tremendamente potente, occorre “solo” imparare come usare quanto la natura mette a disposizione. I ricercatori dell’università dell’Illinois avevano già sperimentato dei bio-bot realizzati con idrogel flessibile ottenuto da stampa 3D e cellule viventi, in particolare cellule del cuore di topi che però, potendosi solo contrarre, pur permettendo una forma di movimento del sistema artificiale ne impedivano una qualsiasi forma di controllo, tipo on-off o accelerazione e rallentamento. La nuova versione impiega minuscole strisce di cellule muscolari dell’apparato scheletrico, “triggerabili” da un impulso elettrico, a imitazione di quanto avviene in natura per qualsasi essere vivente. In pratica, sotto il profilo ingegneristico, queste cellule sono sensibili a segnali esterni, non solo elettrici ma anche chimici. Nello specifico del recente esperimento, la velocità di movimento dei bio-bots è regolata dalla frequenza di un segnale elettrico: più alta è la frequenza, maggiore la contrazione del muscolo e quindi la velocità. Come passo successivo si pensa di integrare dei neuroni per attivare scelte di direzione di movimento sotto lo stimolo di sorgenti luminose o chimiche. Un nuovo filone di sistemi robotizzati dall’integrazione di risorse biologiche e meccatroniche? I principi base sono stati definiti, ora servono solo tempo e cospicui investimenti.

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