Un innovativo e sottilissimo attuatore consente a micro-robot di trasformare continuamente la propria forma e "bloccarsi" in configurazioni specifiche, aprendo nuove frontiere per applicazioni versatili
Un team di ricerca dell'Università Tsinghua di Pechino ha compiuto un significativo passo avanti nel campo della microrobotica, sviluppando un attuatore di piccole dimensioni a forma di film sottile che permette a micro-robot di trasformare continuamente la propria forma e di "bloccarsi" in configurazioni specifiche. Questa capacità, che ricorda i "Transformers" cinematografici, incrementa notevolmente l'adattabilità di questi robot a diversi ambienti. La scoperta è stata pubblicata online sulla rivista internazionale di rilievo Nature Machine Intelligence .
"Integrando questo attuatore con la nostra strategia di progettazione ispirata ai Lego, abbiamo creato il più piccolo e leggero micro-robot terrestre-aereo autonomo conosciuto nella letteratura scientifica pertinente, misurando appena 9 centimetri di lunghezza e pesando 25 grammi," ha dichiarato Zhang Yihui della Scuola di Ingegneria Aerospaziale e del Laboratorio Statale Chiave di Tecnologia Elettronica Flessibile dell'Università Tsinghua.
Gli attuatori, considerati il "cuore" dei micro-robot, sono dispositivi dotati di capacità di modifica della forma controllabile. "Sviluppare micro-robot autonomi e ultracompatti con complesse capacità di trasformazione della forma è estremamente impegnativo," ha spiegato Zhang. Gli attuatori esistenti di dimensioni inferiori a cinque centimetri tipicamente incontrano difficoltà nel realizzare una trasformazione e un bloccaggio continui della forma, limitando severamente la miniaturizzazione e il controllo autonomo di robot multimodali.
Attraverso un'innovativa progettazione sinergica materiale-struttura, il team di Zhang ha sviluppato un attuatore miniaturizzato di dimensioni ridotte a pochi millimetri. Fungendo da "esoscheletro trasformabile," questo attuatore può integrare componenti funzionali come sensori e motori per costruire sistemi robotici complessi. In particolare, può essere controllato elettricamente per trasformarsi continuamente in qualsiasi forma desiderata e quindi "bloccare" la configurazione deformata, una capacità difficile da ottenere con i precedenti attuatori di piccole dimensioni.
"Utilizzando la strategia di progettazione ispirata ai Lego, abbiamo costruito un micro-robot terrestre-aereo autonomo capace di agili voli aerei e movimenti terrestri, con una velocità fino a 1,6 metri al secondo a terra," ha affermato Zhang.
Inoltre, il team ha sviluppato un mini-"Transformer" attuatore alto 4,5 centimetri e pesante 0,8 grammi che impiega più di dieci unità attuatrici, nonché un robot ruotato multifunzionale in grado di trasformarsi nelle modalità "auto sportiva," "auto alata" e "furgone." Ispirandosi a cavallette e altri insetti, i ricercatori hanno incorporato morfologie biologiche e capacità di locomozione nei loro progetti.
Questo lavoro offre nuove idee e percorsi per lo sviluppo di micro-robot. "Le applicazioni future includono la diagnostica di attrezzature, le indagini geologiche e le operazioni in ambienti pericolosi," ha detto Zhang. "L'attuatore può anche essere utilizzato in dispositivi bioelettronici, consentendo lo sviluppo di dispositivi medici impiantabili dispiegabili e interfacce aptiche VR/AR."
