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Da Harvard tentacoli robot per oggetti delicati

Ispirandosi alla natura, i ricercatori hanno progettato una pinza robotica morbida che utilizza tentacoli sottili per agganciare e intrappolare gli oggetti

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La Redazione

La maggior parte delle pinze robotiche di oggi si affida a sensori incorporati, complessi cicli di feedback o algoritmi avanzati di apprendimento automatico, combinati con l'abilità dell'operatore, per afferrare oggetti fragili o di forma irregolare. Ma i ricercatori della Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) hanno dimostrato un modo più semplice.

Ispirandosi alla natura, i ricercatori hanno progettato una pinza robotica morbida che utilizza un insieme di tentacoli sottili per agganciare e intrappolare gli oggetti. Questo sistema imita il modo in cui le meduse raccolgono le prede stordite. Da soli, i singoli tentacoli, o filamenti, sono deboli, mentre insieme possono afferrare e trattenere saldamente oggetti pesanti e di forma strana. La pinza si basa su un semplice gonfiamento per avvolgere gli oggetti e non richiede rilevamento, pianificazione o controllo di feedback.

La ricerca è stata pubblicata nei Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

"Con questa ricerca abbiamo voluto reimmaginare il modo in cui interagiamo con gli oggetti", ha dichiarato Kaitlyn Becker, borsista post-dottorato presso il SEAS e attualmente Assistant Professor di ingegneria meccanica al MIT. "Sfruttando la naturale adattabilità della robotica morbida e potenziandola con una struttura flessibile, abbiamo così progettato una pinza che è superiore alla somma delle sue parti e una strategia di presa che può adattarsi a una serie di oggetti complessi con una pianificazione e una percezione minime".

Funzionamento delle pinze

La forza e l'adattabilità della pinza derivano dalla sua capacità di agganciarsi all'oggetto che vuole afferrare. I tentacoli lunghi 30 centimetri sono tubi di gomma cavi. La gomma è più spessa da un lato del tubo, così quando il tubo viene pressurizzato si arriccia come i capelli in un giorno di pioggia.

I riccioli si annodano e si aggrovigliano tra loro e con l'oggetto, e ogni nodo aumenta la forza della presa. Mentre la presa collettiva è forte, ogni contatto è individualmente debole e non danneggia nemmeno l'oggetto più fragile. Per rilasciare l'oggetto, i tentacoli vengono semplicemente depressurizzati.

I ricercatori hanno utilizzato simulazioni ed esperimenti per testare l'efficacia della pinza, raccogliendo una serie di oggetti, tra cui varie piante da appartamento e giocattoli. La pinza potrebbe essere utilizzata in applicazioni reali: per afferrare frutta e verdura morbida per la produzione e la distribuzione agricola; su tessuti delicati in ambito medico; su oggetti di forma irregolare nei magazzini, come la vetreria.

Prospettive di utilizzo

Questo nuovo approccio alla presa combina la ricerca del professor L. Mahadevan sulla meccanica topologica dell’entanglement dei filamenti con quella del professor Robert Wood sulle pinze robotiche morbide.

"L'entanglement permette a un filamento altamente flessibile di modellarsi localmente sull'oggetto desiderato, determinando una presa topologica sicura ma delicata, relativamente indipendente dai dettagli della natura del contatto". Dichiara il professor Mahadevan, docente di matematica applicata presso il SEAS, di biologia organismica ed evolutiva e di fisica presso il FAS.

"Questo nuovo approccio alla presa robotica completa le soluzioni esistenti. Sostituisce infatti le semplici pinze tradizionali, che richiedono strategie di controllo complesse, con filamenti estremamente flessibili e morfologicamente complessi, che possono funzionare con un sistema di controllo molto semplice", ha dichiarato Wood, professore di ingegneria e scienze applicate Harry Lewis e Marlyn McGrath. "Questo approccio amplia la gamma di ciò che è possibile prelevare con le pinze robotiche".

Da Harvard tentacoli robot per oggetti delicati - Ultima modifica: 2022-11-15T11:17:40+01:00 da La Redazione