Il Tirreno

PISA. È in grado di piegare le dita, muovere il palmo, allungarsi e ruotare il polso. È la prima mano artificiale, composta da strutture stampate in 3D, capace di azioni e movimenti così simili a quelli naturali da fare da apri pista a una nuova generazione di muscoli capaci di contrarsi e distendersi proprio come quelli umani, destinati ai robot.

Alla base della nuova tecnologia ci sono i Grace (GeometRy – based actuators able to contract and elongate), attuatori pneumatici ideati dai ricercatori dell’Istituto Italiano di Tecnologia a Genova e della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa, nei laboratori di biorobotica del polo pontederese.

E la mano realizzata ne contiene ben 18 differenti. Di questa nuova frontiera dell'innovazione ha parlato Science Robotics. La realizzazione di muscoli artificiali è un obiettivo molto ambizioso nel campo della robotica ma finora è stato difficile riprodurre i movimenti naturali. Il tessuto muscolare possiede infatti caratteristiche complesse che consentono di avere scatti veloci e potenti ma anche piccole e precise deformazioni del corpo come quelle della mimica facciale umana.

Nonostante le singole fibre muscolari possano solo contrarsi, è il loro particolare arrangiamento in complesse architetture a rendere possibile le deformazioni articolate quali la flessione, torsione e movimenti antagonistici. Il gruppo di ricerca ha voluto affrontare il problema, partendo da singoli attuatori pneumatici. Ciascun attuatore può dilatarsi, allungarsi e accorciarsi semplicemente grazie alla propria forma geometrica, una sorta di fuso con le pieghe, composta da un corpo unico, stampabile in 3D e realizzabile con diversi materiali e in diverse dimensioni, a seconda appunto dei movimenti da riprodurre.

«Le loro dimensioni sono limitate solo dalla tecnologia di fabbricazione adottata», commenta Corrado De Pascali, primo autore dello studio e studente di dottorato nel laboratorio di bioinspired soft robotics di IIT e all’istituto di biorobotica del Sant'Anna. «Possono essere costruiti – continua - in varie grandezze, e possiamo variare la loro performance, sia in termini di deformazioni che di forza e fabbricarli con materiali e tecnologie differenti, anche direttamente integrati nelle strutture da attuare».

Il materiale usato è una resina soffice e la mano è composta da 18 Grace di forma e grandezza diverse, in modo che con una pressione di pochi decimi di bar risulti possibile far piegare le dita, torcere il palmo, spostare il polso. All'incirca l'arto così costruito, con dimensioni paragonabili ad uno umano, pesa cento grammi ma può arrivare a sostenere mille volte questa quantità.

Infatti le forze generate e le pressioni richieste possono essere aumentate o ridotte, adottando materiali più o meno rigidi e modificando lo spessore della membrana che compone gli attuatori. Gli attuatori Grace hanno così le caratteristiche ideali per potere essere applicati in diverse soluzioni robotiche. Questa duttilità li rende replicabili anche al di fuori dei laboratori di ricerca, come per esempio nei fab lab.

Il risultato è stato ottenuto nell’ambito degli studi della muscolatura animale previsti dal progetto europeo Fet Proboscis dell' IIT, coordinato da Barbara Mazzolai.

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