I ricercatori della North Carolina State University hanno studiato un nuovo tipo di pinza robotica flessibile, in grado di sollevare tuorli d’uovo delicati senza romperli e abbastanza precisa da prendere un capello umano. Il progetto può trovare applicazioni sia nella soft robotics che nelle tecnologie biomediche.
Ispirato al kirigami
Il progetto si ispira all’arte del kirigami, che include sia il taglio che la piega di fogli 2D di materiali per formare forme tridimensionali. Più nello specifico, i ricercatori hanno sviluppato una nuova tecnica che include l’utilizzo del kirigami per convertire i fogli 2D in strutture 3D incurvate, tagliando fessure parallele attraverso gran parte del materiale. La forma finale della struttura 3D è determinata in gran parte dai bordi più esterni del materiale. Per esempio, un materiale 2D che ha un bordo circolare formerebbe una forma sferica 3D.
Dal 2D al 3D in modo semplice
“Abbiamo definito e dimostrato un modello che consente agli utenti di lavorare a ritroso”, dice Yaoye Hong, primo autore di un documento sul progetto, nonché studente Ph.D presso l’NC State. “Se gli utenti sapessero di che sorta di struttura incurvata in 3D necessitano, potrebbero utilizzare il nostro approccio per determinare la forma dei bordi e il motivo del taglio che vogliono utilizzare nel materiale 2D. E il controllo addizionale della struttura finale è reso possibile controllando la direzione in cui il materiale è spinto o tirato”.
“La nostra tecnica è un po' più semplice rispetto a quelle precedentemente utilizzate per la conversione di materiali 2D in strutture 3D curve, e consente ai designer di creare una grande varietà di strutture personalizzate da materiali 2D”, dice Jie Yin, autore dell’articolo e Professore Associato degli ingegneri meccanici e aerospaziali dell’NC State.
Una tecnica versatile
I ricercatori hanno dimostrato l’utilità della loro tecnica creando delle pinze capaci di afferrare e sollevare degli oggetti che vanno dai tuorli d’uovo ai capelli umani.
"Abbiamo dimostrato che la nostra tecnica può essere utilizzata per creare degli strumenti capaci di afferrare e spostare anche gli oggetti estremamente fragili", spiega Yin. “Le pinze tradizionali spesso afferrano fermamente gli oggetti, cioè facendo pressione su essi. Ciò può essere un problema quando ci si approccia a oggetti fragili, come i tuorli d’uovo. Ma le nostre pinze semplicemente circondano un oggetto e lo sollevano – come quando facciamo una coppetta con le mani attorno a un oggetto. Ciò ci consente di afferrare e muovere anche gli oggetti più delicati senza però sacrificare la precisione”.
Comunque, i ricercatori osservano che ci sono tantissime altre applicazioni potenziali, quali l’utilizzo della tecnica per progettare tecnologie in campo biomedico adattabili alla forma dei giunti, come il ginocchio umano.
Cercasi partner di sviluppo
“Pensate alle fasciature intelligenti o ai dispositivi di monitoraggio capaci di piegarsi e spostarsi con le ginocchia o i gomiti”, dice Yin. “Ciò è la prova di come la nostra tecnica sia in grado di lavorare. Ora stiamo integrando questa tecnica nella soft robotics per affrontare le sfide industriali. Inoltre, stiamo esplorando come potrebbe essere utilizzata per creare dispositivi utilizzabili al fine di applicare il calore al ginocchio umano, utili per le applicazioni terapeutiche. Siamo aperti a lavorare con partner industriali per esplorare applicazioni aggiuntive e trovare dei modi per portare questo approccio dal laboratorio all’uso pratico”. Un video su questa tecnologia è visibile al link https://youtu.be/1oEXhKBoYc8.
Fonte: Materiali forniti dalla North Carolina State University. L’articolo originale è di Matt Shipman.
