I ricercatori avanzano la prossima generazione di robotica soft

I ricercatori della Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Science (SEAS) hanno sviluppato valvole soft azionate elettricamente in grado di controllare attuatori soft idraulici. Secondo il team, queste valvole potrebbero essere utilizzate in dispositivi assistivi e terapeutici, gripper soft, robot soft bio-ispirati, robot chirurgici e molto altro.

Sfida di costruire robot soft

I ricercatori ancora lottano per costruire robot completamente soft perché richiedono molti componenti per alimentare i dispositivi, e questi dispositivi sono rigidi. I robot soft azionati da fluidi pressurizzati aprono nuove opportunità per interagire con oggetti delicati, che i robot rigidi tradizionali non possono fare. Questo è il motivo per cui il nuovo sviluppo è così cruciale.

La ricerca è stata pubblicata sul Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). È stata supportata dalla National Science Foundation e dalla National Robotic Initiative.

Robert J. Wood è un professore di Ingegneria e Scienze applicate alla SEAS e autore senior della ricerca.

“I sistemi di regolazione rigidi attuali limitano notevolmente l’adattabilità e la mobilità dei robot soft azionati da fluidi,” ha detto Wood. “Qui, abbiamo sviluppato valvole soft e leggere per controllare attuatori idraulici soft che aprono possibilità per controlli soft a bordo per futuri robot soft fluidici.”

Valvole soft

Sebbene le valvole soft siano state utilizzate per un po’ di tempo, nessuna di esse ha ancora raggiunto la pressione o i tassi di flusso richiesti per gli attuatori idraulici esistenti. Per superare questo limite, il team ha sviluppato nuovi attuatori dinamici dielettrici elastomeri azionati elettricamente, o DEA. Con una densità di potenza ultra-alta e leggeri, questi attuatori soft possono funzionare per centinaia di migliaia di cicli.

Il team ha quindi combinato i nuovi attuatori dielettrici elastomeri con un canale soft, che ha creato una valvola soft per il controllo fluidico.

Siyi Xu è uno studente di dottorato alla SEAS e autore principale del documento.

“Queste valvole soft hanno un tempo di risposta rapido e sono in grado di controllare la pressione e i tassi di flusso fluidico che corrispondono alle esigenze degli attuatori idraulici,” ha detto Xu. “Queste valvole ci danno un controllo rapido e potente degli attuatori idraulici macro- e small-scale con volume interno che varia da centinaia di microlitri a decine di millilitri.”

I ricercatori hanno utilizzato le valvole soft DEA per dimostrare il controllo degli attuatori idraulici di diversi volumi. Sono stati in grado di raggiungere il controllo indipendente di più attuatori alimentati da una singola fonte di pressione.

“Questa valvola DEA compatta e leggera è in grado di un controllo elettrico senza precedenti degli attuatori idraulici, mostrando il potenziale per il controllo del movimento a bordo dei robot soft fluidici del futuro,” ha detto Xu.

Altri co-autori della ricerca includevano Yufeng Chen, Nak-Seung Patrick Hyun e Kaitlyn Becker.