I robot morbidi stampati in 4D possono autoassemblarsi

Un nuovo robot morbido stampato in 4D sviluppato dai ricercatori di Cell Press è in grado di autoassemblarsi quando riscaldato. Può svolgere compiti come rotolare in salita e navigare in paesaggi imprevedibili. 

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

Wei Feng è uno scienziato dei materiali presso l'Università di Tianjin in Cina e autore senior dell'articolo.

“Come un insetto con le antenne, il robot può superare un piccolo ostacolo. Ma quando l'ostacolo è troppo alto, tornerà indietro", dice Feng. "L'intero processo è spontaneo senza interferenze o controllo umani".

Stampato in 4D con la quarta dimensione

Il robot è innanzitutto un foglio piatto e rettangolare di un elastomero a cristalli liquidi stampato in 3D, che è un tipo di materiale plastico elastico. Una volta riscaldata la superficie sotto questo foglio, il robot si attorciglia per formare un tubulo che ricorda una molla. Il motivo per cui questo robot è stampato in 4D piuttosto che in 3D è che il cambiamento di forma sotto stimolazione esterna aggiunge il tempo come quarta dimensione.

Il contatto dalla superficie calda provoca una deformazione nel materiale dopo che il robot ha formato un tubulo. Questo a sua volta fa rotolare il robot in una direzione, con la forza motrice dietro il movimento estremamente forte. Infatti, è così forte che il robot è in grado di arrampicarsi su una pendenza di 20 gradi o di trasportare pesi fino a 40 volte superiori. La velocità del robot dipende dalla sua lunghezza, con i robot più lunghi che rotolano più velocemente di quelli più corti. 

Testare i robot

I ricercatori hanno impostato questi robot per eseguire compiti e dimostrare le loro abilità durante la registrazione. Uno di questi prevedeva una gara tra robot di diverse dimensioni e un altro che trasportava un carrello. In questi video, i robot hanno anche dimostrato come potrebbero cambiare i loro comportamenti in base all'ambiente circostante. Se il robot incontra un ostacolo impegnativo, potrebbe fare cose come salire un gradino o cambiare direzione. 

L'autore senior Feng è rimasto sorpreso dal comportamento del robot.

"Abbiamo elaborato gli elastomeri a cristalli liquidi in campioni di varie forme attraverso la stampa 4D e stimolato questi campioni con luce, calore ed elettricità per osservare la loro risposta", afferma. "Abbiamo trovato molti fenomeni di guida interessanti oltre alla deformazione".

Secondo i ricercatori, questi robot potrebbero essere utilizzati in futuro per svolgere compiti in luoghi piccoli e ristretti, come in un tubo. Potrebbero anche funzionare in condizioni estreme, come superfici molto calde.

"Speriamo che i robot morbidi non siano più limitati a semplici attuatori, che possono cambiare forma solo in una posizione fissa", afferma Feng.