Nuova Legge di Fisica Scoperta con Impatto Drastico sulla Robotica

I ricercatori dell’Università statale della Carolina del Nord hanno scoperto una nuova legge di fisica che dovrebbe avere importanti implicazioni per il campo delle tecnologie robotiche. La nuova legge aiuta a risolvere alcuni dei problemi legati alla presa di un robot, che di solito si affida a molti campi diversi. Questi robot lottano per tenere conto dell’attrito che si verifica quando afferrano oggetti, specialmente in ambienti umidi.

Lilian Hsiao è un professore assistente di ingegneria chimica e biomolecolare all’Università statale della Carolina del Nord e autore corrispondente del documento. Il nuovo principio è stato sviluppato da Hsiao e dal dottorando Yunhu Peng, che è il primo autore.

“Il nostro lavoro qui apre la porta alla creazione di dispositivi più affidabili e funzionali per l’uso in applicazioni come la telesurgery e la produzione,” dice Hsiao.

Attrito EHL

Il principale problema in questo settore è l’attrito elastoidrodinamico (EHL). L’attrito EHL si verifica quando due superfici solide entrano in contatto con uno strato sottile di fluido che si trova tra di loro. Ciò si verifica spesso quando due dita vengono strofinate insieme, nel qual caso il fluido è lo strato sottile di olio naturale.

L’attrito EHL potrebbe anche verificarsi quando un artiglio robotico solleva un oggetto coperto di olio o un dispositivo chirurgico utilizzato all’interno del corpo. L’attrito è ciò che ci consente di afferrare e tenere le cose senza lasciarle cadere.

“Comprendere l’attrito è intuitivo per gli esseri umani – anche quando maneggiamo piatti insaponati,” dice Hsiao. “Ma è estremamente difficile tenere conto dell’attrito EHL quando si sviluppano materiali che controllano le capacità di presa dei robot.”

Gli ingegneri hanno bisogno di un quadro in grado di essere applicato uniformemente a diversi modelli, materiali e condizioni operative dinamiche se vogliono controllare l’attrito EHL in qualche misura.

“Questa legge può essere utilizzata per tenere conto dell’attrito EHL e può essere applicata a molti sistemi morbidi diversi – a condizione che le superfici degli oggetti siano modellate,” dice Hsiao.

I modelli di superficie includono le superfici leggermente sollevate alle punte delle nostre dita o le scanalature presenti sulla superficie di uno strumento robotico.

Il nuovo principio si basa su quattro equazioni per tenere conto di tutte le forze fisiche presenti nell’attrito EHL. Il team di ricerca ha dimostrato tre sistemi, tra cui le dita umane, un dito robotico bio-ispirato e uno strumento tribo-reometrico, che può misurare le forze di attrito.

“Questi risultati sono molto utili per le mani robotiche che hanno controlli più sfumati per gestire in modo affidabile i processi di produzione,” dice Hsiao. “E ha applicazioni ovvie nel campo della telesurgery, in cui i chirurghi controllano a distanza dispositivi robotici per eseguire procedure chirurgiche. Consideriamo questo come un progresso fondamentale per la comprensione del tatto e per il controllo del tatto nei sistemi sintetici.”