In un avanzamentu maiò in a robotica, i robot cù musculi umani "morbidi" sò stati cuncepiti cù successu per a prima volta. Tali roboti morbidi ponu esse un beneficu per cuncepisce robots amichevuli umani in u futuru.
I robots sò machini programmabili chì sò usati in rutina in l'applicazioni industriali, per esempiu cum'è parte di l'automatizazione, in particulare in a fabricazione, perchè sò pensati per esse bè à i travaglii ripetitivi chì necessitanu assai forza è putenza. Inquiry interagisce cù u mondu fisicu per mezu di sensori è attuatori in elli è sò riprogrammabili rendenduli più utili è flessibili cà i machini di rutina unica funzione. Hè ovviu da a manera chì sti robots sò cuncepiti per fà u travagliu chì i so movimenti sò estremamente rigidi, à volte saccati, simili à a machina è sò pesanti, imponenti è ùn sò micca utili quandu un compitu particulari richiede quantità variabili di forza à tempu diversu. punti. I robots sò ancu qualchì volta periculosi è puderanu avè bisognu di recinzioni sicure perchè ùn sò micca sensibili à u so circondu. U campu di a robotica esplora una varietà di discipline per cuncepisce, custruisce, programà è aduprà in modu efficiente e macchine robotiche in diverse aree di l'industria è a tecnulugia medica cù esigenze diverse.
In i recenti studii gemelli guidati da Christoph Keplinger, i circadori anu adattatu robots cù una nova classe di musculi chì sò assai simili à i nostri musculi umani è pussede è prughjettanu forza è sensibilità cum'è noi. L'idea centrale hè di furnisce più "naturale” i muvimenti à a macchina ie robots. U 99.9 per centu di tutti i robots oghje sò macchine rigide fatte d'acciaio o di metallo, mentri un corpu biologicu hè morbidu ma hà capacità incredibili. Questi robots cù musculi "molti" o "più veri" ponu esse adattati per eseguisce travaglii di rutina è delicati (chì i musculi umani facenu ogni ghjornu), per esempiu solu coglie un fruttu dolce o mette un ovu in una cesta. Paragunatu à i robot tradiziunali, i robot dotati di 'musculi artificiali"Serà cum'è una versione "più suave" di elli stessi è più sicuri, è puderanu esse persunalizati per fà quasi ogni compitu in prossimità di e persone, suggerendu parechje applicazioni pussibuli assuciati cù è intornu à a vita umana. I robots morbidi puderanu esse chjamati robots "collaborativi", postu chì seranu cuncepiti unicu per realizà un compitu particulari in modu assai simili à l'omu.
I ricercatori anu pruvatu à creà robots musculi molli. Un tali robot hà bisognu di un soffiu musculu tecnulugia per impersonate i musculi umani è dui tali tecnulugii sò stati pruvati da circadori - attuatori pneumatici è attuatori elastomeri dielettrici. U "attuatore" hè definitu cum'è u dispusitivu propiu chì move u robot, o u robot mostra un muvimentu particulari. In l'attuatori pneumatici, un saccu suave hè pompatu cù gasi o fluidi per creà un muvimentu particulari. Questu hè un disignu simplice ma ancu putente, ancu s'è e pompe sò impraticabili è anu reservoir voluminosi. A seconda tecnulugia - l'attuatori di elastomeri dielettrici utilizanu u cuncettu di applicà un campu elettricu à traversu un plasticu flexible insulating per deformallu è cusì creanu un muvimentu. Sti dui tecnulugii per sè stessu ùn anu ancu successu perchè quandu un bolt di l'electricità passa per u plasticu, sti dispusitivi fallenu miserably è cusì ùn sò micca resistenti à i danni meccanichi.
Più "umanu cum'è "robots cù musculi simili
In i studii gemelli riportati in scienza1 e Scienze Burmese2, i circadori anu pigliatu l'aspettu pusitivu di e duie tecnulugii di i musculi molli dispunibuli è creanu un attuatore simplice di musculu morbidu chì usa l'electricità per cambià u muvimentu di liquidi in sacchetti chjuchi. Questi sacchetti di polimeru flexible cuntenenu un liquidu insulating, per esempiu un oliu regulare (oliu vegetale o oliu di canola) da u supermercatu, o qualsiasi liquidu simili pò esse usatu. Una volta a tensione hè stata appiicata trà l'elettrodi di l'idrogel pusatu trà i dui lati di u saccu, i lati sò stati attirati l'un à l'altru, u spasmu di l'oliu hè fattu, stringhjendu u liquidu in questu è facendu u flussu à l'internu di u saccu. Sta tensione crea una cuntrazzioni musculare artificiale è una volta chì l'electricità hè tagliata, l'oliu si rilassa torna, imitandu un artificiali rilassamentu musculare. L'attuatore cambia a forma in questu modu, è l'ughjettu chì hè cunnessu à l'attuatore mostra un muvimentu. Per quessa, stu "musculu artificiale" cuntratta è libera (flex) istantaneamente in millisecondi in a listessa manera è cù a stessa precisione è forza di i musculi umani scheletrici veri. Questi muvimenti ponu ancu batte a vitezza di e reazzioni musculari umani perchè i musculi umani cumunicanu simultaneamente cù u cervellu causannu un ritardu, ancu s'ellu ùn hè micca notevule. Per quessa, attraversu stu disignu, hè stata ottinutu un sistema fluidu chì avia un cuntrollu elettricu direttu chì mostra versatilità è altu rendiment.
In u primu studiu1 in scienza, L'attuatori sò stati disignati in a forma di un donut è avianu a capacità è a destrezza per piglià è mantene un raspberry attraversu una pinza robotica (è micca splode u fruttu!). U dannu pussibule chì hè statu fattu da un bolt d'electricità quandu passava à traversu u liquidu insulating (un prublema maiò cù l'attuatori disignati prima) hè statu ancu curatu in u disignu attuale è ogni dannu elettricu hè statu autoguaritu o riparatu istantaneamente da solu novu. flussu di liquidu in a parti "dannatu" attraversu un prucessu simplice di redistribuzione. Questu hè stata attribuita à l'usu di materiale liquidu, chì hè più resistente, in u locu di una capa insulante solida utilizata in parechji disinni precedenti è chì hè stata dannata istantaneamente. In questu prucessu, u musculu artificiale hà survivutu più di un milione di ciculi di cuntrazzioni. Questu attuatore particulari, essendu in forma di donut, era facilmente capace di coglie un lampone. In modu simile, adattando a forma di sti sacchetti elastici, i circadori anu creatu una larga gamma di attuatori cù movimenti unichi, per esempiu ancu coglie un ovu fragile cù precisione è forza precisa precisa. Questi musculi flessibili sò stati chjamati attuatori "Hydraulically-amplified Self-healing Electrostatic Electrostatic", o attuatori HASEL. In un secondu studiu2 publicatu in Scienze Robotica,U stessu squadra hà ancu creatu dui altri disinni di musculi molli chì si cuntranu linearmente, assai simili à un bicep umanu, cusì avè a capacità di elevà ripetutamente l'uggetti più pesanti di u so propiu pesu.
A L'opinione generale hè chì, postu chì i robots sò machini, duverebbe avè sicuramente avè un vantaghju annantu à l'omu, ma, quandu si tratta di l'abilità stupendenti chì ci offrenu i nostri musculi, si puderia dì solu chì i roboti pallidi in paragone. U musculu umanu hè estremamente putente è u nostru cervellu hà una quantità straordinaria di cuntrollu di i nostri musculi. Questa hè a raghjoni chì i musculi umani sò capaci di realizà compiti intricati cù precisione, per esempiu, a scrittura. I nostri musculi ripetutamente cuntrate è rilassate quandu facenu un compitu pesante è si dice chì in realtà usemu solu circa 65 per centu di capacità di i nostri musculi è questu limitu hè principalmente stabilitu da u nostru pensamentu. Se pudemu imaginà un robot chì hà musculi morbidi simili à l'omu, a forza è e capacità seranu enormi. Questi studii sò visti cum'è un primu passu per sviluppà un attuatore chì puderia un ghjornu pussibule ottene l'enormi capacità di i musculi biologichi veri.
Robotica "soft" di costu efficace
L'autori dicenu chì i materiali cum'è i sacchetti di polimeru di patatine fritte, l'oliu è ancu l'elettrodi sò prezzu è prontu dispunibuli purtendu u costu à solu 0.9 USD (o 10 centesimi). Questu hè incoraggiante per l'unità di fabricazione industriale attuale è per i circadori per prumove a so cumpetenza. I materiali chì sò low-cost sò scalable è cumpatibili cù e pratiche di l'industria attuale è tali dispusitivi puderanu esse usatu per una quantità di appiicazioni cum'è i dispositi prosthetic, o cum'è un cumpagnu umanu. Questu hè un aspettu particularmente interessante, postu chì u terminu robotica hè sempre equiparatu cù costi elevati. Un inconveniente assuciatu cù tali musculi artificiali hè a quantità elevata di l'electricità necessaria per u so funziunamentu è ci sò ancu chance di brusgià se u robot riserva troppu di u so putere. I robot morbidi sò assai più delicati cà i so contraparti di robot tradiziunali chì facenu u so designu più sfida, per esempiu pussibulità di perforazione, perda u putere è spilling l'oliu. Questi robot morbidi anu bisognu di qualchì aspettu di auto-guarigione, cum'è parechji robots morbidi già facenu.
I robots molli efficaci è robusti ponu esse assai utili in a vita umana perchè ponu cumplementà l'omu è travaglià cun elli cum'è robot "collaborativi" piuttostu cà robots chì rimpiazzanu l'omu. Inoltre, i braccia prosthetic tradiziunali puderanu esse più suave, piacevule è sensibule. Questi studii sò promettenti è se l'alta dumanda di putenza puderia esse affruntata, hà u putenziale di rivoluzionarà u futuru di i robots in quantu à u so designu è cumu si movenu.
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Fonte (s)
1. Acome et al. 2018. Attuatori elettrostatici autocurativi amplificati idraulicamente cù prestazioni musculari. Scienza. 359 (6371). https://doi.org/10.1126/science.aao6139
2. Kellaris et al. 2018. Attuatori Peano-HASEL: Muscle-mimetic, transducers electrohydrauliques chì linearly contract on activation. Scienze Robotica. 3 (14). https://doi.org/10.1126/scirobotics.aar3276
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