Insetti robotici azionati da muscoli artificiali


Insetti robotici azionati da muscoli artificiali

Immaginare sciami di insetti robotici che si muovono intorno a noi mentre svolgono vari compiti. Potrebbe sembrare fantascienza, ma in realtà è più plausibile di quanto si pensi.

I ricercatori della School of Engineering dell'École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) hanno sviluppato un insetto robotico molle, azionato da muscoli artificiali, che vola a una velocità di 3 cm al secondo.

Il team ha sviluppato due versioni di questo soft robot, soprannominato DEAnsect. Il primo, legato con fili ultrasottili, è eccezionalmente robusto. Può essere piegato, colpito con una scacciamosche o schiacciato da una scarpa senza influire sulla sua capacità di muoversi. Il secondo è un modello libero, completamente wireless e autonomo, che pesa meno di 1 grammo e porta la sua batteria e tutti i componenti elettronici sul retro. Il microcontrollore per il cervello e i fotodiodi, che fungono da occhi, consentono a questo insetto intelligente il riconoscimento dei modelli in bianco e nero e di seguire qualsiasi linea tracciata sul terreno.

DEAnsect è stato sviluppato da un team del Soft Transducers Laboratory (LMTS) dell'École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), in collaborazione con il Laboratorio di attuatori integrati (LAI) e i colleghi dell'Università di Cergy-Pontoise, in Francia. La ricerca è stata pubblicata su Science Robotics. (1)

Propulsione a vibrazione

DEAnsect è dotato di attuatori in elastomero dielettrico (DEAs), un tipo di muscolo artificiale sottile che lo spinge in avanti attraverso le vibrazioni. Questi DEAs sono il motivo principale per cui l'insetto è così leggero e rapido. Inoltre, i DEAs gli consentono di spostarsi su diversi tipi di terreno, comprese le superfici ondulate.

I muscoli artificiali sono costituiti da una membrana di elastomero inserita tra due elettrodi morbidi. Gli elettrodi sono attratti l'uno dall'altro quando viene applicata una tensione, comprimendo la membrana, che ritorna alla sua forma iniziale quando la tensione viene disattivata. L'insetto è dotati di muscoli adattati a ciascuna delle sue tre gambe. Il movimento viene generato accendendo e spegnendo la tensione molto rapidamente - oltre 400 volte al secondo.

Il team di ingegneri ha utilizzato tecniche di nanofabbricazione per consentire ai muscoli artificiali di lavorare a tensioni relativamente basse, riducendo lo spessore della membrana di elastomero e sviluppando elettrodi morbidi e altamente conduttivi con uno spessore di poche molecole. Questo design intelligente ha permesso ai ricercatori di ridurre drasticamente le dimensioni della fonte di alimentazione.

Il dottor Herbert Shea, (2) direttore della LMTS, spiega: "precedentemente i DEAs operavano generalmente in diversi kilovolts, che richiedevano una grande unità di alimentazione. Il nostro nuovo design ha permesso al robot, che pesa solo 0,2 grammi, di trasportare tutto ciò di cui ha bisogno sulla schiena. Questa tecnica apre nuove possibilità per l'ampio uso dei DEAs nella robotica. Ad esempio si potrebbero impiegare: per sciami di insetti robotici intelligenti; per ispezioni o riparazioni a distanza; per ottenere una comprensione più profonda delle colonie di insetti inviando un robot a vivere tra di loro. Attualmente stiamo lavorando a una versione libera e interamente soft con la Stanford University. A più lungo termine, prevediamo di adattare nuovi sensori ed emettitori agli insetti in modo che possano comunicare direttamente tra loro."

Riferimenti:

(1) An autonomous untethered fast soft robotic insect driven by low-voltage dielectric elastomer actuators

(2) Herbert Shea

Descrizione foto: un modello libero, completamente wireless e autonomo, che pesa meno di 1 grammo e porta la sua batteria e tutti i componenti elettronici sul retro. - Credit: École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL).

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: A soft robotic insect that survives being flattened by a fly swatter

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