Ricercatori sviluppano un braccio robotico morbido ispirato all’octopus

I ricercatori alla Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) e alla Beihang University hanno sviluppato un braccio robotico morbido basato sull’octopus. Può afferrare, muovere e manipolare una gamma di oggetti diversi con il suo design flessibile e conico. Il braccio robotico è costituito da ventose che aiutano ad avere una presa più salda quando si afferrano oggetti di forme, dimensioni e texture diverse. 

Il nuovo sviluppo è un altro esempio di robotica basata sulla natura. In un octopus, due terzi dei neuroni si trovano nelle sue braccia, rendendole fondamentalmente indipendenti. Le braccia di un octopus sono in grado di sciogliere nodi, aprire bottiglie a prova di bambino e avvolgersi attorno a prede di forme e dimensioni diverse. Uno degli aspetti più impressionanti delle braccia è costituito dalle ventose, che possono formare sigilli saldi su superfici ruvide sott’acqua. 

August Domel è un recente laureato al dottorato di ricerca di Harvard e co-autore principale del documento. 

“La maggior parte delle ricerche precedenti sui robot ispirati all’octopus si è concentrata sull’imitazione della suzione o del movimento del braccio, ma non entrambi”, ha detto Domel. “La nostra ricerca è la prima a quantificare gli angoli di conicità delle braccia e le funzioni combinate di flessione e suzione, che consente di utilizzare un’unica piccola presa per una vasta gamma di oggetti che altrimenti richiederebbero l’uso di più prese.”

La ricerca è stata pubblicata su Soft Robotics. 

https://www.youtube.com/watch?v=8IXncY4L_nc&feature=emb_title

Il primo passo compiuto dai ricercatori è stato quello di studiare l’angolo di conicità delle vere braccia di octopus. Quindi hanno capito quale design sarebbe stato migliore per un robot morbido per piegarsi e afferrare oggetti. La squadra ha studiato la disposizione e la struttura delle ventose e ha trovato un modo per incorporarle nel nuovo design. 

Zhexin Xie è co-autore principale e studente di dottorato alla Beihang University. È 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 detto Xie. “Sebbene il nostro design sia molto più semplice del suo omologo biologico, queste ventose biomimetiche a base di vuoto possono attaccarsi a quasi qualsiasi oggetto.”

Il braccio robotico morbido è controllato dai ricercatori con due valvole. Una valvola è utilizzata per applicare la pressione per piegare il braccio e l’altra per un vuoto che attiva le ventose. I ricercatori possono cambiare la pressione e il vuoto per far attaccare il braccio a un oggetto, avvolgerlo e rilasciarlo. 

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

Katia Bertoldi è co-autore senior dello studio e professore di Meccanica applicata e SEAS. 

“I risultati del nostro studio non solo forniscono nuove informazioni sulla creazione di attuatori robotici morbidi di nuova generazione per afferrare una vasta 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 octopus”, ha detto Bertoldi.