I fisici avanzano i robot shape-shifter di nuova generazione

Un team di fisici dell’Università di Bath ha scoperto un nuovo modo per rivestire i robot morbidi con materiali che consentono loro di muoversi e funzionare in modo più efficace. Questo nuovo progresso porterà alla prossima generazione di robot shape-shifter.

La ricerca è stata pubblicata sulla rivista scientifica Science Advances.

Importante scoperta sulla materia attiva

Secondo gli autori dello studio, questa nuova scoperta sulla “materia attiva” potrebbe essere un punto di svolta importante nella progettazione dei robot. Se il concetto viene sviluppato ulteriormente, gli esperti potrebbero eventualmente determinare la forma, il comportamento e il movimento di un solido morbido attraverso l’attività umana controllata sulla sua superficie, piuttosto che attraverso la sua elasticità naturale.

La superficie della maggior parte dei materiali morbidi si restringe in una sfera, simile a come l’acqua si raggruma in gocce. Ciò accade a causa della superficie dei liquidi e di altri materiali morbidi che si contraggono naturalmente nella superficie più piccola possibile. Tuttavia, la materia attiva può essere progettata per non seguire questo pattern.

Con queste tecniche e la materia attiva, gli esperti sperano che la prossima generazione di macchine sarà composta da molte unità attive individuali che lavorano insieme per determinare il movimento e la funzione della macchina. Prima di questa possibilità, queste macchine erano governate da un controllore centrale. Il nuovo design è simile a come funzionano i nostri tessuti biologici.

Progettazione di nuove macchine morbide

Gli scienziati potrebbero prendere questo design e creare macchine morbide con braccia composte da materiali flessibili alimentati da robot che si trovano sulla superficie dei materiali. Un’altra possibilità è cambiare la dimensione e la forma delle capsule di consegna dei farmaci rivestendo la superficie delle nanoparticelle con un materiale attivo e reattivo.

Secondo il dottor Jack Binysh, autore principale dello studio, uno degli aspetti più interessanti di questo nuovo sviluppo è che mette in discussione il modo in cui guardiamo alle “regole familiari della natura”.

“La materia attiva ci fa guardare alle regole familiari della natura – regole come il fatto che la tensione superficiale debba essere positiva – in una luce nuova. Vedere cosa succede se rompiamo queste regole e come possiamo sfruttare i risultati è un posto emozionante per fare ricerca”, dice il dottor Binysh.

Il dottor Anton Souslov è un autore corrispondente della ricerca.

“Questo studio è una prova importante di concetto e ha molte implicazioni utili. Ad esempio, la tecnologia futura potrebbe produrre robot morbidi che sono ancora più morbidi e migliori nel raccogliere e manipolare materiali delicati”, dice il dottor Souslov.

I ricercatori hanno sviluppato teoria e simulazioni per descrivere un solido morbido 3D con una superficie che subisce stress attivi. I risultati hanno dimostrato che gli stress attivi espandono la superficie del materiale e tirano il solido sotto, causando un cambiamento di forma globale. La forma assunta dal solido potrebbe quindi essere cambiata alterando le proprietà elastiche del materiale.

Il team di ricercatori cercherà ora di applicare questo principio per progettare robot più specifici e approfondirà il comportamento collettivo e ciò che accade quando molti solidi attivi sono impacchettati insieme.