Gli ingegneri della Northwestern University hanno sviluppato il più piccolo robot ambulante telecomandato in assoluto e si presenta sotto forma di un minuscolo e adorabile granchio peekytoe.
Larghi solo mezzo millimetro, i minuscoli granchi possono piegarsi, torcersi, gattonare, camminare, girarsi e persino saltare. I ricercatori hanno anche sviluppato robot di dimensioni millimetriche simili a vermi, grilli e scarafaggi. Sebbene la ricerca sia esplorativa a questo punto, i ricercatori ritengono che la loro tecnologia potrebbe avvicinare il campo alla realizzazione di robot di dimensioni ridotte in grado di svolgere compiti pratici all’interno di spazi ristretti.
La ricerca sarà pubblicata mercoledì (25 maggio) sulla rivista Scienza Robotica. Lo scorso settembre, lo stesso team ha introdotto un microchip alato che era la struttura volante più piccola mai realizzata dall’uomo.
“La robotica è un campo di ricerca entusiasmante e lo sviluppo di robot su microscala è un argomento divertente per l’esplorazione accademica”, ha affermato John A. Rogers, che ha guidato il lavoro sperimentale. “Potresti immaginare i micro-robot come agenti per riparare o assemblare piccole strutture o macchine nell’industria o come assistenti chirurgici per ripulire le arterie ostruite, fermare l’emorragia interna o eliminare tumori cancerosi, il tutto in procedure minimamente invasive”.
“La nostra tecnologia consente una varietà di modalità di movimento controllato e può camminare con una velocità media di metà della sua lunghezza corporea al secondo”, ha aggiunto Yonggang Huang, che ha guidato il lavoro teorico. “Questo è molto difficile da ottenere su scale così piccole per i robot terrestri”.
Pioniere della bioelettronica, Rogers è Louis Simpson e Kimberly Querrey professor di scienza e ingegneria dei materiali, ingegneria biomedica e chirurgia neurologica presso la McCormick School of Engineering e la Feinberg School of Medicine della Northwestern e il direttore del Querrey Simpson Institute for Bioelectronics (QSIB). Huang è Jan e Marcia Achenbach Professore di Ingegneria Meccanica e Ingegneria Civile e Ambientale presso McCormick e membro chiave di QSIB.
Più piccolo di una pulce, il granchio non è alimentato da hardware, idraulica o elettricità complessi. Invece, il suo potere risiede nella resilienza elastica del suo corpo. Per costruire il robot, i ricercatori hanno utilizzato un materiale in lega a memoria di forma che si trasforma nella sua forma “ricordata” quando riscaldato. In questo caso, i ricercatori hanno utilizzato un raggio laser scansionato per riscaldare rapidamente il robot in diversi punti mirati del suo corpo. Un sottile rivestimento di vetro restituisce elasticamente la parte corrispondente della struttura alla sua forma deformata dopo il raffreddamento.
Quando il robot cambia da una fase all’altra – deformato alla forma ricordata e viceversa – crea la locomozione. Il laser non solo controlla a distanza il robot per attivarlo, ma la direzione di scansione del laser determina anche la direzione di marcia del robot. La scansione da sinistra a destra, ad esempio, fa muovere il robot da destra a sinistra.
“Poiché queste strutture sono così piccole, la velocità di raffreddamento è molto veloce”, ha spiegato Rogers. “In effetti, la riduzione delle dimensioni di questi robot consente loro di funzionare più velocemente”.
Per produrre una creatura così piccola, Rogers e Huang si sono rivolti a una tecnica che hanno introdotto otto anni fa: un metodo di assemblaggio pop-up ispirato al libro pop-up di un bambino.
In primo luogo, il team ha fabbricato i precursori delle strutture del granchio ambulante in geometrie piatte e planari. Quindi, hanno legato questi precursori su un substrato di gomma leggermente allungato. Quando il substrato allungato è rilassato, si verifica un processo di instabilità controllato che fa “spuntare” il granchio in forme tridimensionali definite con precisione.
Con questo metodo di produzione, il team Northwestern potrebbe sviluppare robot di varie forme e dimensioni. Allora perché un granchio peekytoe? Possiamo ringraziare gli studenti di Rogers e Huang per questo.
“Con queste tecniche di assemblaggio e concetti di materiali, possiamo costruire robot ambulanti con quasi tutte le dimensioni o forme 3D”, ha affermato Rogers. “Ma gli studenti si sono sentiti ispirati e divertiti dai movimenti striscianti di lato dei piccoli granchi. È stato un capriccio creativo”.
Video: https://youtu.be/1IP7jptXjgQ
Fonte storia:
Materiali forniti da Università nordoccidentale. Originale scritto da Amanda Morris. Nota: il contenuto può essere modificato per stile e lunghezza.
