Dalla cibernetica arriva una nuova ‘mano robotica morbida’ che replica per aspetto e funzionalità quella umana, destinata ad assistere gli esseri umani nelle loro attività quotidiane; il principale punto di forza di questa mano-robot sta nel fatto di essere molto più facile ed economica da produrre su larga scala. Tale mano soffice, presentata lo scorso mese all’Università portoghese di Coimbra, è identica per forma e dimensioni a quella umana ed è composta da un singolo esoscheletro e 5 nuclei pneumatici, uno per dito.
Micro Controller On-Off
Il risultato, ottenuto presso il dipartimento di ingegneria meccanica del Coimbra e pubblicato sulla rivista Cyborg and Bionic Systems, apre nuove strade per la fabbricazione di robot a basso costo eliminando i lunghi tempi ora necessari. I ricercatori, guidati da Samuel Alves del dipartimento di ingegneria, hanno prima di tutto analizzato i materiali da utilizzare e il design, in modo da abbassare ulteriormente i costi di produzione dei prototipi; la mano robotica morbida è caratterizzata da un design multi-materiale aiutato dall’analisi degli elementi finiti (FEA) per definire la geometria della mano e facilitare la piegabilità delle dita. I dispositivi sulle dita robot sono stati fabbricati mediante stampaggio e l’esoscheletro è stato stampato in 3D in un unico passaggio. Un micro-controller ‘On-Off’ mantiene le pressioni interne delle dita nei precisi punti di piegatura, consentendo la capacità della mano di afferrare oggetti con forme, pesi e dimensioni diverse. La mano proposta dai ricercatori ha 3 elementi controllabili: il pollice e l’indice ciascuno in modalità indipendente, mentre il medio, l’anulare e il mignolo sono controllati simultaneamente. Più nel dettaglio, la flessione delle dita viene ottenuta pressurizzando ciascun dispositivo attuatore pneumatico realizzato in silicone estensibile catalizzato al platino, rinforzato da un lungo filo di polietilene tereftalato (PET). Il rinforzo in PET favorisce l’allungamento assiale e facilita il controllo delle dita.
Test e conclusioni
Questo studio ha presentato lo sviluppo, la fabbricazione e il controllo di una morbida mano robotica bio-ispirata. Tramite i test, i ricercatori hanno mostrato il corretto funzionamento iper-elastico dei materiali morbidi, la rotazione dell’esoscheletro e degli attuatori pneumatici; inoltre, il contatto di attrito tra esoscheletro e attuatori durante le prove si è dimostrato uno strumento prezioso per supportare la progettazione e il controllo della mano-dita. Il co-autore dello studio, Pedro Neto, del dipartimento di ingegneria meccanica del Coimbra ha dichiarato: “Questo risultato ha il potenziale per aumentare l’accessibilità alle mani robotiche morbide, riducendo i costi ed eliminando i lunghi tempi di fabbricazione. La mano robotica è composta da cinque attuatori morbidi che corrispondono alle cinque dita e da un esoscheletro rigido che permette ad ogni dito di piegarsi. Un interruttore consente alla mano di afferrare efficacemente oggetti di diversi pesi e dimensioni. Il contributo principale della ricerca – aggiunge Neto- è il sistema integrato di progettazione-fabbricazione, che ottimizza il progetto prima della sua produzione finale”.
