Robot Soft 4D-Stampati in Grado di Auto-Assemblarsi

Un nuovo robot soft 4D-stampato sviluppato da ricercatori di Cell Press è in grado di auto-assemblarsi quando riscaldato. Può eseguire compiti come rotolare in salita e navigare in paesaggi imprevedibili.

Il prototipo a forma di tubo è stato presentato sulla rivista Matter il 22 settembre.

Wei Feng è uno scienziato dei materiali all’Università di Tianjin in Cina e autore principale del documento.

“Come un insetto con antenne, il robot può superare un piccolo ostacolo. Ma quando l’ostacolo è troppo alto, si girerà,” dice Feng. “L’intero processo è spontaneo senza interferenza o controllo umano.”

4D-Stampato con Quarta Dimensione

Il robot è inizialmente una lamina piatta e rettangolare di un elastomero liquido cristallino 3D-stampato, che è un tipo di materiale plastico estensibile. Una volta che la superficie sotto questa lamina viene riscaldata, il robot si torce per formare un tubulo che assomiglia a una molla. Il motivo per cui questo robot è 4D-stampato e non 3D-stampato è che il cambiamento di forma sotto stimolazione esterna aggiunge il tempo come quarta dimensione.

Il contatto con la superficie calda provoca una sollecitazione nel materiale dopo che il robot ha formato un tubulo. Ciò a sua volta provoca il rotolamento del robot in una direzione, con la forza trainante dietro il movimento estremamente forte. In effetti, è così forte che il robot è in grado di salire una pendenza del 20% o trasportare pesi fino a 40 volte il proprio. La velocità del robot dipende dalla sua lunghezza, con i robot più lunghi che rotolano più velocemente di quelli più corti.

Test dei Robot

I ricercatori hanno fatto eseguire ai robot compiti e dimostrare le loro capacità mentre venivano registrati. Uno di questi includeva una gara tra i robot di diverse dimensioni e un altro che trasportava un carrello. In questi video, i robot hanno anche dimostrato come potevano cambiare il loro comportamento in base all’ambiente. Se il robot incontrava un ostacolo difficile, poteva fare cose come salire un gradino o cambiare direzione.

L’autore principale Feng è stato sorpreso dal comportamento del robot.

“Abbiamo elaborato gli elastomeri liquidi cristallini in campioni di forme diverse attraverso la stampa 4D e stimolato questi campioni con luce, calore e elettricità per osservare la loro risposta,” dice. “Abbiamo trovato molti fenomeni di guida interessanti oltre alla deformazione.”

Secondo i ricercatori, questi robot potrebbero essere utilizzati in futuro per eseguire compiti in spazi piccoli e confinati, come all’interno di un tubo. Potrebbero anche operare in condizioni estreme, come superfici molto calde.

“Speriamo che i robot soft non siano più limitati a semplici attuatori, che possono cambiare forma solo in una posizione fissa,” dice Feng.