I ricercatori del MIT Media Lab e del Politecnico di Bari hanno sviluppato nuove fibre muscolari artificiali silenziose per robot, trasformando potenzialmente il movimento robotico e i dispositivi di assistenza indossabili. La tecnologia, nota come fibra muscolare elettrofluidica, è stata descritta in dettaglio in un articolo pubblicato su Science Robotics.
Il gruppo di ricerca, guidato dallo studente laureato del MIT Ozgun Kilic Afsar e dal professore del Politecnico di Bari Vito Cacucciolo, combina due tecnologie: sottili attuatori McKibben e pompe elettroidrodinamiche miniaturizzate (EHD). Questo sistema consente il movimento senza motori o pompe esterne e risolve le limitazioni precedentemente affrontate dai robot morbidi azionati da fluidi.
Le pompe EHD funzionano creando pressione in un compartimento del fluido sigillato, consentendo il movimento senza parti meccaniche. Ogni pompa EHD è leggera, pesa solo pochi grammi e ha uno spessore paragonabile a quello di uno stuzzicadenti. Utilizzando un design antagonista in cui un attuatore si contrae mentre l’altro si rilassa, il sistema imita le interazioni dei muscoli umani.
Afsar ha dichiarato: “Non abbiamo scelto questa configurazione semplicemente per motivi di biomimetica, ma perché avevamo bisogno di un modo per immagazzinare il fluido all’interno della struttura muscolare”. Questa configurazione elimina la necessità di un serbatoio di fluido esterno, che ha limitato l’applicazione di robot azionati da fluidi al di fuori degli ambienti di laboratorio.
Le fibre possono essere disposte in varie configurazioni, assomigliando al tessuto muscolare biologico, consentendo un imballaggio più stretto nei sistemi robotici. Le dimostrazioni della tecnologia includevano una coppia bicipite-tricipite che controllava un braccio robotico stampato in 3D e un braccio di leva in grado di lanciare oggetti in soli 100 millisecondi.
Herbert Shea, professore all’Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, ha elogiato il lavoro come un progresso significativo nell’attuazione morbida. Ha osservato: “La mancanza di parti mobili nella pompa rende questi muscoli silenziosi, un grande vantaggio per i dispositivi protesici e gli indumenti di assistenza”.
Il team del MIT-Politecnico prevede che questi muscoli artificiali potrebbero essere utilizzati in varie applicazioni, dagli esoscheletri progettati per assistere nel sollevamento di carichi pesanti a dispositivi volti a ripristinare la destrezza. Cacucciolo ha aggiunto: “Ovunque vengano utilizzati attuatori fluidici o laddove gli ingegneri desiderino sostituire le pompe esterne con quelle interne, questi principi di progettazione potrebbero applicarsi a un’ampia gamma di sistemi robotici azionati da fluidi”. La ricerca ha ricevuto il sostegno del Consiglio europeo della ricerca e del consorzio multisponsorizzato del MIT Media Lab.
