Ingegneri si ispirano alla natura per sviluppare un gripper robotico morbido

Gli ingegneri dell’Università della Georgia hanno seguito il modello sempre più frequente di ispirarsi alla natura per sviluppare la robotica. Mentre spesso sono le caratteristiche animali in natura come le braccia dell’octopus, in questo caso il team ha guardato ai fagioli di pole per sviluppare un gripper robotico morbido.

Le caratteristiche più ispiratrici dei fagioli di pole e di altre piante twinning per i ricercatori erano i loro germogli sensibili al tatto, utilizzati per avvolgersi attorno ai sostegni. Il robot sviluppato dal team della UGA può comportarsi in modo simile, afferrando fermamente ma delicatamente oggetti di diametro fino a un millimetro.

Mable Fok è un professore associato e l’autore principale dello studio.

“Avevamo provato diversi design, ma non eravamo soddisfatti dei risultati, poi mi sono ricordato dei fagioli di pole che avevo coltivato nel nostro giardino alcuni anni fa”, ha detto Fok. “Questa pianta può tenere stretti altri vegetali o corde così saldamente. Quindi, ho fatto alcune ricerche sulle piante twinning e ho pensato che fosse un buon design da esplorare”.

Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Optics Express.

Il team includeva anche Mei Yang e Ning Liu, candidati al dottorato in ingegneria; Liam Paul Cooper, che studia ingegneria dei sistemi informatici; e Xianqiao Wang, professore associato presso la Facoltà di Ingegneria. 

“L’azione di twinning del nostro robot richiede solo un controllo pneumatico, il che semplifica notevolmente la sua operazione eliminando la necessità di una coordinazione complessa tra più controlli pneumatici”, ha continuato Fok. “Poiché utilizziamo un movimento di twinning unico, il gripper robotico morbido funziona bene in aree confinate e richiede solo uno spazio operativo piccolo”.

Il Dispositivo Robotico

Un altro aspetto unico del dispositivo della UGA è un sensore incorporato che fornisce un feedback in tempo reale critico, che lo pone al di sopra di altri robot sulla mercato.

“Abbiamo incorporato un sensore a fibra ottica nel mezzo della colonna vertebrale elastica del robot che può rilevare l’angolo di twinning, i parametri fisici del bersaglio e qualsiasi disturbo esterno che potrebbe far allentare il bersaglio”, ha detto Fok.

Il gripper robotico morbido è leggermente più lungo di tre pollici e è costruito in silicone. I ricercatori ritengono che potrebbe essere applicato in settori come l’agricoltura, la medicina e la ricerca. Applicazioni specifiche includono l’imballaggio di prodotti agricoli come piante delicate, la robotica chirurgica e la manipolazione di campioni di ricerca in tubi di vetro.

Lo studio ha dimostrato l’efficacia del gripper robotico morbido nell’afferrare oggetti come matite e pennelli. È stato in grado di lavorare con un oggetto così piccolo come un filo sottile su una graffetta dritta. Oltre ad essere efficace, il dispositivo ha una ripetibilità eccellente, un’alta precisione di twinning e una rilevazione precisa dei disturbi esterni.

Il team lavorerà ora sull’miglioramento del controllo di feedback automatico, che le letture del sensore a fibra ottica forniranno informazioni. Cercheranno anche di miniaturizzare il design, rendendolo più adatto come dispositivo biomedico.

“Questo robot morbido twinning con il suo sensore a fibra ottica incorporato forma un blocco costitutivo per un robot morbido più completo. Avere un design e un controllo più semplici è sicuramente un vantaggio”, ha detto Fok.