Gli ingegneri sviluppano una mano robotica in gomma in grado di giocare a Nintendo

Ricercatori e ingegneri dell’Università del Maryland hanno creato una mano robotica in gomma stampata in 3D in grado di giocare a Super Mario Bros. di Nintendo.

In quello che è un incredibile avanzamento nell’agilità delle mani robotiche, la ricerca è stata presentata in Science Advances.

Il campo della robotica in gomma si concentra su robot flessibili e gonfiabili alimentati con acqua o aria, mentre i robot tradizionali sono alimentati con elettricità. C’è stato un aumento di interesse per la robotica in gomma a causa della loro sicurezza e adattabilità, che li ha portati a essere utilizzati spesso per protesi e dispositivi medici. Tuttavia, fino alla nuova ricerca, è stato difficile controllare i fluidi che consentono ai robot di piegarsi e muoversi.

Il team di ricerca è stato guidato dal professor associato di ingegneria meccanica dell’Università del Maryland Ryan D. Sochol. La grande innovazione del team è arrivata quando sono riusciti a stampare in 3D robot in gomma completamente assemblati con circuiti fluidici integrati, e tutto ciò è stato possibile in un unico passaggio.

Joshua Hubbard è co-autore principale.

“In precedenza, ogni dito di una mano robotica in gomma avrebbe normalmente bisogno della sua linea di controllo, il che può limitare la portabilità e l’utilità”, spiega Hubbard. “Ma stampando in 3D la mano robotica in gomma con i nostri transistor fluidici integrati, può giocare a Nintendo con un solo input di pressione”.

Immagine: Università del Maryland

Dimostrazione del Robot

Il team ha dimostrato la mano robotica in gomma progettando un circuito fluidico integrato che le ha consentito di funzionare in risposta a una sola pressione di controllo. Applicando una bassa pressione, il team poteva far premere al primo dito il controller di Nintendo per far camminare Mario. Applicando una pressione alta, Mario saltava.

La mano si basava su un programma preimpostato che commutava autonomamente tra pressioni basse, medie e alte, e riusciva a operare il controller di Nintendo con successo e a completare il primo livello del gioco in meno di 90 secondi.

Ruben Acevedo è un recente laureato e co-autore principale dello studio.

“Recentemente, diversi gruppi hanno cercato di sfruttare i circuiti fluidici per migliorare l’autonomia dei robot in gomma”, ha detto Acevedo, “ma i metodi per costruire e integrare quei circuiti fluidici con i robot possono richiedere giorni o settimane, con un alto grado di lavoro manuale e competenza tecnica”.

Stampa 3D

Il team si è basato sulla “stampante 3D PolyJet”, che ha molti strati di “inchiostri” multi-materiale sovrapposti in 3D.

Kristen Edwards è co-autrice dello studio.

“Nell’arco di un solo giorno e con un minor lavoro, i ricercatori possono ora passare dalla pressione del pulsante di avvio di una stampante 3D all’avere robot in gomma completi, compresi tutti gli attuatori in gomma, gli elementi del circuito fluidico e le caratteristiche del corpo, pronti all’uso”, ha detto Edwards.

La scelta di Mario non è stata solo una decisione basata sul divertimento, ma ha anche servito come un modo preciso per misurare l’agilità della mano. Il timing e la struttura del livello del gioco video sono già stabiliti, con un solo errore che termina il gioco. Ciò ha fornito un nuovo modo di valutare il robot.

Altre innovazioni nella ricerca e accesso aperto

La ricerca del team ha anche descritto robot in gomma ispirati alle tartarughe terrapin, che sono stati tutti stampati presso il Terrapin Works 3D Printing Hub dell’UMD.

La strategia del team è anche open source, e il documento di ricerca è open access per chiunque lo voglia leggere. Il team ha anche collegato i materiali supplementari a un repository GitHub, che include tutti i file di progetto elettronici.

“Stiamo condividendo gratuitamente tutti i nostri file di progetto in modo che chiunque possa scaricarli, modificarli su richiesta e stamparli in 3D, sia con una stampante propria che attraverso un servizio di stampa come il nostro, tutti i robot in gomma e gli elementi del circuito fluidico del nostro lavoro”, ha detto Sochol. “Speriamo che questa strategia di stampa 3D open source possa ampliare l’accessibilità, la diffusione, la riproducibilità e l’adozione di robot in gomma con circuiti fluidici integrati e, di conseguenza, accelerare il progresso nel campo”.

Il team sta ora esplorando come la loro tecnica possa essere utilizzata per applicazioni biomediche come dispositivi di riabilitazione, strumenti chirurgici e protesi personalizzate.