Ingegneri sviluppano una mano robotica morbida in grado di giocare a Nintendo

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

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

Il campo della robotica morbida si concentra su robot flessibili e gonfiabili alimentati con acqua o aria, mentre i robot tradizionali sono alimentati attraverso l’elettricità. C’è stato un aumento di interesse per la robotica morbida a causa della loro sicurezza e adattabilità, il che li ha portati a essere spesso utilizzati 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 professore assistente 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 morbidi completamente assemblati con circuiti fluidici integrati, e tutto ciò è stato fatto in un unico passaggio.

Joshua Hubbard è co-autore principale.

“In precedenza, ogni dito di una mano robotica morbida 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 morbida con i nostri transistor fluidici integrati, può giocare a Nintendo in base a un solo input di pressione.”

Immagine: Università del Maryland

Dimostrazione del robot

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

La mano si basava su un programma impostato 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 morbidi”, 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 abilità tecnica”.

Stampa 3D

Il team si è basato sulla “PolyJet 3D Printing”, che ha molti strati di ‘inchiostri’ multi-materiale sovrapposti l’uno sull’altro in 3D.

Kristen Edwards è co-autore dello studio.

“Nell’arco di un solo giorno e con un minor lavoro, i ricercatori possono ora passare dall’avvio di una stampante 3D all’avere robot morbidi completi – compresi tutti gli attuatori morbidi, 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 metodo preciso per misurare l’agilità della mano. Il gioco e la struttura del livello sono già stabiliti, con un solo errore che finisce il gioco. Ciò ha fornito un nuovo modo per valutare il robot.

Altre avanzamenti della ricerca e accesso aperto

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

La strategia del team è anche open source e la relazione è accessibile a tutti. Il team ha anche collegato i materiali supplementari a un GitHub e include tutti i file di progettazione elettronica.

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

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