I ricercatori sviluppano un braccio robotico morbido ispirato al polpo

Ricercatori della Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) e della Beihang University hanno sviluppato un braccio robotico morbido basato su un polpo. Può afferrare, spostare e manipolare una gamma di oggetti diversi grazie al suo design flessibile e affusolato. Il braccio del robot è costituito da ventose che lo aiutano ad avere una presa più salda quando si afferrano oggetti di varie forme, dimensioni e trame. 

Il nuovo sviluppo è un altro esempio di robotica basata sulla natura. In un polpo, due terzi dei neuroni si trovano nelle sue braccia, rendendoli sostanzialmente indipendenti. Le braccia di un polpo sono in grado di sciogliere nodi, aprire bottiglie a prova di bambino e avvolgere prede di varie forme e dimensioni. Uno degli aspetti più impressionanti delle braccia sono le ventose, che possono formare forti sigilli su superfici ruvide sott'acqua. 

August Domel è un recente dottorato di ricerca. laureato ad Harvard e co-primo autore dell'articolo. 

"La maggior parte delle ricerche precedenti sui robot ispirati ai polpi si sono concentrate sull'imitazione dell'aspirazione o del movimento del braccio, ma non su entrambi", ha affermato Domel. "La nostra ricerca è la prima a quantificare gli angoli di rastremazione dei bracci e le funzioni combinate di flessione e aspirazione, che consentono di utilizzare un'unica piccola pinza per un'ampia gamma di oggetti che altrimenti richiederebbero l'uso di più pinze".

La ricerca è stata pubblicata in Robotica morbida. 

Il primo passo compiuto dai ricercatori è stato quello di studiare l'angolo affusolato delle vere braccia di polpo. Hanno quindi capito quale design sarebbe stato il migliore per un robot morbido per piegare e afferrare oggetti. Il team ha studiato il layout e la struttura delle ventose e ha trovato un modo per incorporarle nel nuovo design. 

Zhexin Xie è co-primo autore e Ph.D. studente all'Università di Beihang. È il co-inventore del Festo Tentacle Gripper. È la prima implementazione completamente integrata del suo genere in un prototipo commerciale.

"Abbiamo imitato la struttura generale e la distribuzione di queste ventose per i nostri attuatori morbidi", ha affermato Xie. "Sebbene il nostro progetto sia molto più semplice della sua controparte biologica, questi ventose biomimetiche basate sul vuoto possono attaccarsi a quasi tutti gli oggetti".

Il morbido braccio robotico è controllato dai ricercatori con due valvole. Una valvola viene utilizzata per applicare la pressione per piegare il braccio e l'altra è per un vuoto che impegna le ventose. I ricercatori possono modificare la pressione e il vuoto per far sì che il braccio si attacchi a un oggetto, lo avvolga e lo rilasci. 

Il dispositivo è stato testato con successo dai ricercatori su vari oggetti diversi, tra cui sottili fogli di plastica, tazze da caffè, provette, uova e granchi vivi. Grazie al design affusolato, il morbido braccio robotico è stato in grado di operare all'interno di spazi ristretti per recuperare oggetti.

Katia Bertoldi è co-autrice senior dello studio e William e Ami Kuan Danoff Professore di Meccanica Applicata e SEAS. 

“I risultati del nostro studio non solo forniscono nuove informazioni sulla creazione di attuatori robotici morbidi di prossima generazione per afferrare un'ampia gamma di oggetti morfologicamente diversi, ma contribuiscono anche alla nostra comprensione del significato funzionale della variabilità dell'angolo di conicità del braccio tra le specie di polpi, ha detto Bertoldi.