Muscoli artificiali robotici più efficienti e stabili, la ricerca internazionale: "'Tra i possibili utilizzi, l'esplorazione terrestre, marina e spaziale"

TRENTO. L'esplorazione terrestre, marina e spaziale è sempre più alla ricerca di soluzioni a basso costo, impatti ambientali ridotti e alte prestazioni.

Ecco allora che un gruppo internazionale di ricercatori ha sviluppato un metodo inedito per progettare nuovi attuatori di movimento soft e muscoli artificiali robotici dalle prestazioni potenziate e dal consumo energetico ridotto fino a mille volte. Questo grazie a nuove combinazioni di materiali.

I risultati del lavoro, frutto della collaborazione tra la Scuola Superiore Sant’Anna, l'Università di Trento e quella di Lienz, sono stati pubblicati sulla rivista scientifica Nature Electronics.

Gli attuatori consentono di sfruttare energia elettrica per generare movimento o forza. In particolare, quelli basati su materiali soft negli ultimi anni hanno attirato l’attenzione della comunità scientifica grazie al loro peso ridotto, al funzionamento silenzioso e alla biodegradabilità.

 
Un modo semplice per creare attuatori soft consiste nell'utilizzare strutture multimateriale, come “tasche” fatte di film plastici flessibili riempite di oli e ricoperte con plastiche conduttive.

Come funziona? Quando viene applicata un’attivazione elettrica, il film sposta il fluido e fa contrarre la tasca, in maniera simile a un muscolo biologico. Questo sistema può essere utilizzato per costruire muscoli artificiali per robot, ottiche regolabili o superfici tattili. Finora l'applicazione di una attivazione elettrica costante consentiva soltanto di ottenere contrazioni del muscolo per un periodo breve di tempo: un limite notevole per la loro applicazione pratica.

“Durante la ricerca su combinazioni di materiali comuni – spiega uno dei ricercatori- ho testato un film plastico che un collega dottorando ha utilizzato per il suo lavoro su muscoli artificiali biodegradabili. Abbiamo notato che questo materiale è in grado di sostenere una forza costante per tempi lunghi. Si tratta di una scoperta importante per le sue possibili applicazioni. Pensiamo che i nostri risultati forniranno alla comunità scientifica uno strumento semplice e potente per progettare e indagare su nuovi sistemi. Inoltre, il nostro studio permette di identificare combinazioni di materiali che portano a un consumo di energia fino a mille volte inferiore”, aggiunge Martin Kaltenbrunner.

Utilizzando le combinazioni di materiali identificate, gli scienziati sono riusciti a sviluppare e operare con successo diversi tipi di muscoli artificiali, ottiche a gradazione variabile e display tattili. “La comprensione dei meccanismi fondamentali alla base degli attuatori soft creata da questo studio – concludono i ricercatori – ha il potenziale per creare un salto avanti nel campo dei dispositivi assistivi, delle macchine automatiche e dei robot mobili per l'esplorazione terrestre, marina e spaziale. Tutti questi settori sono alla ricerca di soluzioni a basso costo e alte prestazioni, ma anche in grado di garantire bassi consumi e impatti ambientali che le rendano sostenibili”.