Muscoli artificiali ispirati al movimento del mantice di una fisarmonica, che il musicista fa allungare e contrarre, e destinati ai robot di piccoli dimensioni.
È questa l’ultima scoperta messa a punto dai ricercatori della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa, in particolare dal team guidato dal docente Marco Fontana del Laboratorio di Robotica Percettiva dell’Istituto TeCIP, insieme a colleghi dei Dipartimenti di Ingegneria Industriale delle Università di Trento e di Bologna.
Possono sollevare fino a 100 volte il loro peso
Il principio di funzionamento di questo nuovo tipo di muscolo artificiale – in inglese Ebm, acronimo di Electrostatic bellow muscle – si basa su una struttura che ricorda appunto il mantice di una fisarmonica, il cui movimento in questo caso è prodotto da forze di attrazione elettrostatica.
La nuova tecnologia è stata presentata in un articolo pubblicato sulla rivista “Science Robotics”. Il gruppo di ricercatori spiega come il concetto alla base può essere impiegato per produrre muscoli artificiali con dimensioni di pochi centimetri dalle caratteristiche simili a quelle dei muscoli umani, che raggiungono velocità e dimostrano forze molto elevate rispetto alle loro dimensioni. Possono infatti sollevare carichi fino a 100 volte il loro peso.
Muscoli versatili e multifunzionali
Questi innovativi muscoli artificiali possiedono tre caratteristiche che i ricercatori definiscono “molto promettenti” per realizzare nuovi sistemi robotici ma anche per diverse altre applicazioni.
La prima è la multifunzionalità, ossia la capacità di integrare, in unico sistema, funzionalità che di solito richiedono diversi dispositivi. L’Ebm si contrae sulla base di uno stimolo elettrico, ma può essere impiegato anche come una pompa, che fa circolare un fluido per dare movimento, ad esempio, a un robot. Al tempo stesso, il muscolo artificiale può anche diventare un generatore che permette di riciclare l’energia durante le fasi di frenata, aumentando la durata della batteria del sistema, proprio come avviene per le auto elettriche.
In seconda istanza, questi muscoli sono versatili perché, grazie alla loro struttura modulare, hanno la capacità di essere adattati con facilità a diverse tipologie e specifiche di movimento. Infine rappresentano una tecnologia di attuazione (movimento) a basso costo in quanto le sottili pellicole di materiale polimerico (plastiche) impiegate per realizzarli risultano assai economiche e i relativi processi di fabbricazione sono replicabili su larga scala per avviare una produzione in serie.
“A oggi siamo impegnati – spiega Marco Fontana – in un ulteriore miglioramento delle prestazioni di questi dispositivi con l’utilizzo di nuovi materiali, come polimeri biodegradabili ad alte prestazioni, e attraverso lo studio di processi di fabbricazione avanzati. Stiamo già dialogando e valutando collaborazioni con varie aziende”.
