Ecco il mini-robot con i muscoli. Si muove su due gambe simulando l’andatura umana

Innovazione

Ecco il mini-robot con i muscoli. Si muove su due gambe simulando l’andatura umana

Low-Res_Two-legged biohybrid robot CREDIT Shoji Takeuchi research group University of Tokyo.JPG

Immagine: Shoji Takeuchi research group, University of Tokyo [CC BY-SA]
di redazione
Scienziati giapponesi hanno integrato tessuto muscolare scheletrico nella struttura meccanica ottenendo un automa che si muove con movimenti precisi e naturali e che simula l’andatura umana. Il nuovo robot è anche capace di girarsi su se stesso alzando una gamba e usando l’altra come perno

Ruota su se stesso facendo perno su una gamba come un ballerino che fa una giravolta, cammina com movimenti precisi alternando la gamba destra alla sinistra, si ferma, riparte e se incontra un ostacolo lo evita curvando la traiettoria del percorso. Se proprio non c’è modo di andare avanti, si volta su stesso e torna sui suoi passi. E tutto questo lo fa  con naturalezza. Stiamo parlando di una “creatura” bionica realizzata da un gruppo di scienziati giapponesi inserendo del tessuto muscolare scheletrico coltivato in laboratorio nella semplice struttura di un robottino bipede. I muscoli attaccati a un supporto flessibile si contraggono sotto l’azione di scariche elettriche mimando l’andatura umana. Le parti artificiali e quelle naturali del robot sono perfettamente integrate.

«Abbiamo sviluppato un robot bioibrido con due gambe e tessuto muscolare scheletrico coltivato che  guida i movimenti. Il robot si muove in avanti, si ferma e compie rotazioni in maniera più precisa rispetto ai robot bioibridi convenzionali», scrivono i “padri” del robot sulla rivista Matter.

I robot bioibridi sono da tempo al centro delle ricerche di bioingegneria. L’aggiunta di tessuto muscolare scheletrico alla apparecchiatura meccanica ha consentito finora di realizzare automi in grado di riprodurre movimenti umani come nuotare, gattonare, camminare.  Alla lista delle possibilità di robot mancava però la giravolta. Per ottenere anche l’abilità di girare su se stesso, che è fondamentale per evitare ostacoli, gli scienziati giapponesi hanno puntato tutto sulla flessibilità. Il loro robot si muove nell’acqua, da cui attinge sostanze nutrienti per il sostentamento dei muscoli, e si tiene in piedi grazie al perfetto equilibrio tra una “testa” realizzata con materiale spumoso galleggiante che fa da boa e un “corpo” dotato di due pesetti alle estremità che servono da zavorra. 

Lo scheletro, composto solo da due gambe, è fatto gomma di silicone, flessibile e morbida, perfetta per adattarsi ai movimenti dei muscoli. Alle due gambe sono attaccate strisce di tessuto muscolare fatto crescere in laboratorio. 

I muscoli si contraggono sotto l’azione di scariche elettriche, il robot muove un passo quando la gamba riceve l’impulso e si ferma quando  l’elettricità viene a mancare. Alternando la stimolazione elettrica tra la gamba sinistra e quella destra ogni 5 secondi, si mette in moto il robot bioibrido che “cammina” alla velocità di 5,4 mm/min (0,002 mph). La rotazione sul proprio asse si ottiene stimolando ripetutamente una gamba ogni 5 secondi mentre l’altra resta ferma e fa da perno. In questo modo il robot effettua un “dietrofront” di 90 gradi, a sinistra o a destra, in 62 secondi.

«Attualmente, stiamo spostando manualmente una coppia di elettrodi per applicare un campo elettrico alternativamente alle due gambe, il che richiede tempo. In futuro, integrando gli elettrodi nel robot, prevediamo di aumentare la velocità in modo più efficiente», spiegano i ricercatori.

Gli scienziati giapponesi hanno intenzione di dotare il robot bipede di articolazioni e tessuti muscolari più spessi per consentire movimenti più sofisticati e potenti. Ma prima di questo dovranno mettere a punto  un sistema di fornitura di nutrienti per sostenere i tessuti viventi che consenta al robot di muoversi anche nell’aria. 

«La ricerca sui robot bioibridi, che sono una fusione di biologia e meccanica, sta recentemente attirando l'attenzione come un nuovo campo della robotica con funzioni biologiche. L’utilizzo dei muscoli come attuatori ci consente di costruire un robot compatto e ottenere movimenti efficienti e silenziosi con un tocco morbido», afferma Shoji Takeuchi dell'Università di Tokyo tra gli autori dello studio. 

 

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