La robotica morbida migliora con la pompa flessibile

Gli scienziati dell'Ecole Polytechnique Federale de Lausanne hanno sviluppato una pompa in miniatura che contribuirà ad aumentare l'efficacia di robot morbidi autonomi, esoscheletri leggeri e abbigliamento intelligente. 

La maggior parte dei nostri attuali robot morbidi è realizzata in silicone, gomma e polimeri elastici. A differenza dei robot più duri o più tradizionali, i robot morbidi sono in grado di muoversi in ambienti complessi in modo più efficiente, gestire oggetti fragili ed essere utilizzati in molte connessioni uomo-robot. Alcune delle aree in cui vengono utilizzate includono esoscheletri per la riabilitazione e abbigliamento robotico. I robot di tipo soft-bio potrebbero alla fine esplorare ambienti remoti e pericolosi in modo molto più sicuro degli umani. 

I robot morbidi che abbiamo ora contengono pompe rigide e rumorose che vengono utilizzate per spingere il fluido in aree importanti. Ciò danneggia la possibilità di ciò che possono essere i robot morbidi poiché la loro mobilità e autonomia sono limitate dalle pompe e dai tubi. 

I ricercatori del Soft Transducers Laboratory (LMTS) e del Laboratory of Intelligent Systems (LIS) dell'EPFL, insieme ai ricercatori dello Shibaura Institute of Technology di Tokyo, in Giappone, sono responsabili di questi nuovi sviluppi. I due gruppi sono i primi ad aver sviluppato una pompa interamente morbida, fino agli elettrodi. La nuova pompa pesa circa un grammo ed è completamente silenziosa pur consumando una piccolissima quantità di energia. L'alimentazione proviene da un circuito di 2 cm per 2 cm e da una batteria ricaricabile. Questa nuova pompa potrebbe anche essere in grado di eliminare la necessità di utilizzare attacchi. 

Herbert Shea, il direttore dell'LMTS, ha parlato della nuova tecnologia. 

"Se vogliamo azionare robot più grandi, colleghiamo diverse pompe insieme", ha detto Shea. "Consideriamo questo un cambio di paradigma nel campo della robotica morbida". 

I ricercatori hanno pubblicato il loro lavoro in un articolo su Natura. 

Un altro modo in cui è possibile utilizzare le pompe morbide è far circolare i fluidi attraverso gli indumenti eleganti. Lo farebbero spostando i liquidi in sottili tubi flessibili che sono incorporati all'interno dei vestiti. Ci sono molte possibilità per questo, incluso il raffreddamento e il riscaldamento di diverse aree del corpo spostando i liquidi lì. Molte professioni trarrebbero vantaggio da questa tecnologia, inclusi chirurghi, atleti e piloti. 

Le nuove pompe morbide sono "basate sul meccanismo fisico utilizzato oggi per far circolare il liquido di raffreddamento in sistemi come i supercomputer". Il layout della pompa comprende un canale a forma di tubo di 1 mm di diametro e all'interno ci sono file di elettrodi stampati. All'interno della pompa è presente un liquido dielettrico. Vengono applicate tensioni e gli elettroni passano quindi dagli elettrodi al liquido. Questo fa sì che alcune delle molecole si carichino elettricamente. Queste molecole vengono quindi attratte da altri elettrodi e trascinano il fluido attraverso il tubo con loro. Secondo Vito Cacucciolo, post dottorato presso l'LMTS e autore principale dello studio, "Possiamo accelerare il flusso regolando il campo elettrico, ma rimane completamente silenzioso". 

Questa tecnologia è già in fase di sperimentazione in alcune aree. I ricercatori sono stati in grado di impiantare con successo la pompa in un dito robotico comunemente utilizzato nei laboratori di robotica. I ricercatori stanno anche lavorando con il laboratorio di Koichi Suzumori in Giappone. Lì stanno lavorando su muscoli artificiali guidati da fluidi e su esoscheletri flessibili. 

Il team di ricercatori ha utilizzato la nuova tecnologia anche in un guanto in tessuto. Il guanto è dotato di tubi che sono in grado di trasportare liquidi per riscaldare e raffreddare diverse aree del guanto. “Funziona un po' come il tuo sistema di riscaldamento e raffreddamento domestico”, ha detto Cacucciolo. 

Questa nuova tecnologia continuerà a svilupparsi ed è probabile che attiri aziende provenienti da una varietà di settori diversi. Alcuni hanno anche mostrato interesse all'inizio. Ci sono molte possibilità con i nuovi robot morbidi e le pompe estensibili che possono aiutare a sviluppare molti prodotti di interfaccia uomo-robot