Un robot morbido “senza cervello” si muove in ambienti complessi nella svolta della robotica

Nel campo in continua evoluzione della robotica, i ricercatori hanno introdotto una nuova svolta: un robot morbido che non richiede la guida umana o di un computer per muoversi anche in ambienti complessi. Questa nuova invenzione si basa su lavori precedenti in cui un robot morbido ha dimostrato capacità di navigazione di base in labirinti più semplici.

Sfruttare l'intelligenza fisica per la navigazione

Jie Yin, l'autore co-corrispondente del studio e un professore associato di ingegneria meccanica e aerospaziale presso la North Carolina State University, hanno fatto luce su questo progresso:

“Nel nostro lavoro precedente, abbiamo dimostrato che il nostro robot morbido era in grado di girarsi e girarsi attraverso un percorso a ostacoli molto semplice. Tuttavia, non era in grado di girarsi a meno che non incontrasse un ostacolo. Questa limitazione significava che a volte il robot poteva rimanere intrappolato, rimbalzando avanti e indietro tra ostacoli paralleli”.

Ha aggiunto: "Abbiamo sviluppato un nuovo robot morbido in grado di girare su se stesso, il che gli consente di attraversare labirinti tortuosi, aggirando persino ostacoli in movimento. Tutto questo è possibile grazie all'intelligenza fisica, senza dipendere dalla guida di un computer".

Il termine “intelligenza fisica” denota il comportamento intrinseco di oggetti dinamici, come i robot morbidi, definito dalla loro progettazione strutturale e dai materiali, piuttosto che dall’intervento umano o informatico esterno.

Questa nuova generazione di robot morbidi impiega elastomeri a cristalli liquidi a forma di nastro. Quando vengono posizionati su una superficie più calda dell'aria circostante, in particolare sopra i 55 gradi Celsius (131 gradi Fahrenheit), il nastro a contatto con la superficie si contrae, mentre la parte esposta rimane invariata. Questa discrepanza innesca un moto di rotolamento, che accelera con la temperatura della superficie.

Innovazione attraverso l'asimmetria

L'aspetto distintivo di questo robot risiede nel suo design. A differenza del suo predecessore simmetrico, la nuova versione è composta da due metà distinte. Un segmento si estende in linea retta somigliando a un nastro attorcigliato, mentre l'altro rispecchia un nastro strettamente avvolto che si avvolge a spirale come una scala.

Questa deviazione nel design fa sì che un'estremità del robot eserciti più forza dell'altra, innescando un movimento non lineare. Yao Zhao, primo autore dell'articolo e ricercatore post-dottorato presso la NC State, spiega il principio: "Pensate a un bicchiere di plastica con un'apertura più ampia della base. Quando lo fate rotolare, non segue una traiettoria rettilinea, ma descrive un arco su una superficie. Questo è l'effetto del suo design asimmetrico".

Zhao spiega ulteriormente: "Il concetto alla base del nostro nuovo robot è piuttosto semplice: grazie al suo design asimmetrico, gira autonomamente senza bisogno di contatto con gli oggetti. Quindi, pur potendo ancora cambiare direzione quando incontra un oggetto – una caratteristica che gli permette di attraversare i labirinti – non può rimanere intrappolato tra barriere parallele. Il suo movimento ad arco gli consente di divincolarsi efficacemente".

I test su questo robot hanno dimostrato la sua capacità di manovrare attraverso labirinti intricati, anche quelli con pareti mobili. Sorprendentemente, potrebbe passare attraverso spazi più piccoli delle sue stesse dimensioni. Questi test sono stati condotti su terreni diversi come superfici metalliche e sabbia.

Questo lavoro innovativo introduce una prospettiva innovativa nella progettazione dei robot morbidi. Come afferma Yin, “Questo lavoro rappresenta un altro passo avanti nell’aiutarci a sviluppare approcci innovativi alla progettazione di robot soft, in particolare per applicazioni in cui i robot soft possono sfruttare l’energia termica ambientale”.

Man mano che il mondo della robotica cresce, il potenziale di questi robot morbidi “senza cervello” nelle applicazioni del mondo reale sembra illimitato.