Ricercatori Sviluppano un Insetto Robotico Morbido con Muscoli Artificiali

I ricercatori della Scuola di Ingegneria dell’EPFL hanno sviluppato un tipo di insetto robotico morbido che ha muscoli artificiali e può essere propulso a 3 cm al secondo.

I recenti progressi nell’intelligenza artificiale (AI) e nella robotica ci stanno avvicinando a un mondo che non avremmo potuto prevedere. È un mondo che contiene cose come sciami di insetti robotici.

Sono state sviluppate due versioni diverse dell’insetto robotico morbido, chiamato DEAnsect, dal team. La prima era collegata tramite fili ultra-sottili ed è estremamente robusta. Può essere piegata e può continuare a muoversi anche dopo essere stata colpita da una mazza da mosche o schiacciata da una scarpa.

Il secondo modello sviluppato dai ricercatori è un modello senza fili. È completamente wireless e autonomo e pesa meno di 1 grammo, anche se trasporta una batteria e tutti i suoi componenti elettronici sulla schiena. Per il cervello dell’insetto robotico intelligente, c’è un microcontrollore e gli occhi sono fotodiodi. Ciò gli consente di identificare pattern neri e bianchi e il DEAnsect può seguire qualsiasi linea disegnata a terra.

Il DEAnsect è il risultato del lavoro svolto da un team presso il Laboratorio di Trasduttori Morbidi (LMTS) dell’EPFL. Hanno lavorato con il Laboratorio di Attuatori Integrati (LAI) e colleghi dell’Università di Cergy-Pontoise, Francia. La ricerca è stata recentemente pubblicata su Science Robotics.

Il DEAnsect ha attuatori a elastomero dielettrico, o DEA. Sono un tipo di muscolo artificiale che è sottile come i capelli umani e propulsa l’insetto in avanti tramite vibrazioni. I DEA sono ciò che rende l’insetto robotico morbido così leggero e in grado di muoversi rapidamente. I DEA aiutano anche l’insetto robotico morbido a manovrare ambienti diversi, comprese superfici ondulate.

I muscoli artificiali contengono una membrana di elastomero posta tra due elettrodi morbidi. Quando si applica una tensione, gli elettrodi sono attaccati l’uno all’altro e la membrana è compressa. La membrana ritorna alla sua forma iniziale una volta che la tensione viene riportata allo stato di riposo.

Ogni gamba dell’insetto robotico morbido ha quei muscoli adattati. Il movimento è generato accendendo e spegnendo la tensione, ma deve essere fatto molto rapidamente. La velocità effettiva è di 400 volte al secondo per propulsare l’insetto robotico morbido.

Il team di ricerca ha fatto affidamento su tecniche di nanofabbricazione per consentire ai muscoli artificiali di funzionare a tensioni più basse. In particolare, hanno ridotto lo spessore della membrana di elastomero. Hanno anche sviluppato elettrodi morbidi e altamente conduttivi che sono spessi solo poche molecole. A causa di questo design, i ricercatori sono stati in grado di ridurre notevolmente le dimensioni della fonte di alimentazione.

Herbert Shea è il direttore dell’LMTS.

“I DEA operano generalmente a diverse kilovolt, che richiedono una grande unità di alimentazione”, spiega Shea. “Il nostro design ha consentito al robot, che pesa solo 0,2 grammi, di trasportare tutto ciò di cui ha bisogno sulla sua schiena. Questa tecnica apre nuove possibilità per l’uso ampio dei DEA nella robotica, per sciami di insetti robotici intelligenti, per ispezione o riparazioni remote, o anche per acquisire una comprensione più profonda delle colonie di insetti inviando un robot a vivere tra loro”.

“Stiamo attualmente lavorando a una versione senza fili e completamente morbida con la Stanford University”, dice Shea. “Nel lungo termine, pianifichiamo di adattare nuovi sensori e trasmettitori agli insetti in modo che possano comunicare direttamente tra loro”.