I mini-robot modellati sugli insetti potrebbero essere i più piccoli, leggeri e veloci mai sviluppati

Tali robot in miniatura potrebbero un giorno essere utilizzati per lavori in settori quali l’impollinazione artificiale, la ricerca e salvataggio, il monitoraggio ambientale, la microfabbricazione o la chirurgia assistita da robot. Riferendo sul loro lavoro negli atti della Conferenza internazionale sui robot e sistemi intelligenti della IEEE Robotics and Automation Society, il mini-bug pesa otto milligrammi mentre lo strider acquatico pesa 55 milligrammi. Entrambi possono muoversi a circa sei millimetri al secondo.

“Si tratta di un risultato veloce rispetto ad altri micro-robot di questa scala, anche se è ancora in ritardo rispetto ai loro parenti biologici”, ha affermato Conor Trygstad, uno studente di dottorato presso la Scuola di Ingegneria Meccanica e dei Materiali e autore principale del lavoro. Una formica pesa tipicamente fino a cinque milligrammi e può muoversi a quasi un metro al secondo.

La chiave per i piccoli robot sono i loro minuscoli attuatori che li fanno muovere. Trygstad ha utilizzato una nuova tecnica di fabbricazione per miniaturizzare l’attuatore fino a meno di un milligrammo, il più piccolo mai realizzato.

“Gli attuatori sono i più piccoli e veloci mai sviluppati per la micro-robotica”, ha affermato Néstor O. Pérez-Arancibia, professore associato di ingegneria Flaherty presso la Scuola di ingegneria meccanica e dei materiali della WSU che ha guidato il progetto.

L’attuatore utilizza un materiale chiamato lega a memoria di forma che è in grado di cambiare forma quando viene riscaldato. Si chiama ‘memoria di forma’ perché ricorda e poi ritorna alla sua forma originale. A differenza di un tipico motore che muoverebbe un robot, queste leghe non hanno parti mobili o componenti rotanti.

“Sono molto validi dal punto di vista meccanico”, ha detto Trygstad. “Lo sviluppo dell’attuatore molto leggero apre nuovi orizzonti alla microrobotica.”

Le leghe a memoria di forma non vengono generalmente utilizzate per il movimento robotico su larga scala perché sono troppo lente. Nel caso dei robot WSU, tuttavia, gli attuatori sono costituiti da due minuscoli fili in lega a memoria di forma del diametro di 1/1000 di pollice. Con una piccola quantità di corrente, i fili possono essere riscaldati e raffreddati facilmente, consentendo ai robot di sbattere le pinne o muovere i piedi fino a 40 volte al secondo. Nei test preliminari, l’attuatore è stato anche in grado di sollevare più di 150 volte il proprio peso.

Rispetto ad altre tecnologie utilizzate per far muovere i robot, anche la tecnologia SMA richiede solo una quantità molto piccola di elettricità o calore per farli muovere.

“Il sistema SMA richiede sistemi molto meno sofisticati per alimentarlo”, ha affermato Trygstad.

Trygstad, un appassionato pescatore a mosca, osserva da tempo i camminatori d’acqua e vorrebbe studiarne ulteriormente i movimenti. Mentre il robot Water Strider della WSU esegue un movimento piatto per muoversi, l’insetto naturale esegue un movimento di voga più efficiente con le gambe, che è uno dei motivi per cui l’animale reale può muoversi molto più velocemente.

I ricercatori vorrebbero copiare un altro insetto e sviluppare un robot del tipo “water strider” in grado di muoversi sia sulla superficie dell’acqua che appena sotto di essa. Stanno anche lavorando per utilizzare minuscole batterie o combustione catalitica per rendere i loro robot completamente autonomi e svincolati da una fonte di alimentazione.