Gli ingegneri sviluppano il robot camminante a controllo remoto più piccolo del mondo

Un team di ingegneri dell’Università Northwestern ha sviluppato il robot camminante a controllo remoto più piccolo del mondo, che ha la forma di un piccolo granchio.

I piccoli robot granchio sono larghi solo mezzo millimetro, rendendoli più piccoli di una pulce. Possono piegarsi, torcersi, camminare, strisciare, girare e saltare. Oltre al piccolo granchio, i ricercatori hanno anche sviluppato robot delle dimensioni di un millimetro che somigliano a grilli, scarafaggi e bruco.

Raggiungere i robot di dimensioni microscopiche

Secondo il team, questi nuovi tipi di robot potrebbero avvicinarci al raggiungimento di robot di dimensioni microscopiche che possono operare in spazi molto stretti.

La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Science Robotics.

John A. Rogers ha guidato il lavoro sperimentale. È il Louis Simpson e Kimberly Querrey Professor of Materials Science and Engineering, Biomedical Engineering e Neurological Surgery alla McCormick School of Engineering e alla Feinberg School of Medicine di Northwestern. È anche il direttore dell’Istituto Querrey Simpson per la bioelettronica (QSIB).

“La robotica è un campo di ricerca emozionante e lo sviluppo di robot in scala microscopica è un argomento divertente per l’esplorazione accademica”, ha detto Rogers. “Potresti immaginare micro-robot come agenti per riparare o assemblare piccole strutture o macchine nell’industria o come assistenti chirurgici per pulire le arterie ostruite, fermare il sanguinamento interno o eliminare i tumori cancerosi – tutto in procedure minimamente invasive.”

Yonggang Huang ha guidato il lavoro teorico. È il Jan e Marcia Achenback Professor of Mechanical Engineering e Civil and Environmental Engineering alla McCormick e un membro chiave del QSIB.

“La nostra tecnologia consente una varietà di modalità di movimento controllato e può camminare con una velocità media di metà della lunghezza del corpo al secondo”, ha detto Huang. “Questo è molto difficile da raggiungere a scale così piccole per i robot terrestri.”

Costruire il piccolo granchio

Il granchio non deve affidarsi a hardware complessi, idraulica o elettricità come molti altri robot. Trae la sua potenza dalla resilienza elastica del suo corpo. I ricercatori hanno costruito il robot utilizzando un materiale di lega a memoria di forma che si trasforma in una “forma ricordata” quando riscaldato. Per riscaldare rapidamente il robot, il team ha utilizzato un fascio laser scannerizzato e ha mirato a diverse posizioni del corpo del robot. Una volta raffreddato, un sottile strato di vetro ritorna elasticamente la parte corrispondente della struttura alla sua forma deformata.

Cambiando da una fase all’altra, il robot può creare locomozione. Mirando il laser in direzioni diverse, il team può controllare dove il robot cammina. Per muoversi da sinistra a destra, il team deve solo scansionare da destra a sinistra.

“Poiché queste strutture sono così piccole, la velocità di raffreddamento è molto rapida”, ha spiegato Rogers. “In effetti, ridurre le dimensioni di questi robot consente loro di funzionare più velocemente.”

Per raggiungere uno stato così piccolo per il robot, il team ha prima fabbricato precursori alle strutture del granchio camminante in geometrie piane. Hanno quindi collegato i precursori a un substrato di gomma leggermente stirato. Rilassando il substrato, si verifica un processo di buckling controllato e causa il granchio a “saltare” in forme tridimensionali definite.

“Con queste tecniche di assemblaggio e concetti di materiali, possiamo costruire robot camminanti di quasi qualsiasi dimensione o forma tridimensionale”, ha detto Rogers. “Ma gli studenti si sono sentiti ispirati e divertiti dai movimenti di striscio laterale dei piccoli granchi. È stato un capriccio creativo.”