Dimentica il metallo. Quando si tratta di robot, il futuro è morbido e soffice

Da qualche parte in un laboratorio, qualcosa si sta dimenando. Suo un robot anguilla, nuotando silenziosamente attraverso un'enorme vasca di acqua salata oscurata; i suoi movimenti ritmici e nastriformi riecheggiano quelli della sua controparte naturale. Oppure è un robot ispirato al polpo, sembra il genere di cose che H.P. Lovecraft avrebbe potuto immaginare se fosse nato 100 anni dopo e fosse diventato un robotista invece che uno scrittore horror?

Forse non è nessuno dei due. Forse è una manica morbida e gommosa, avvolto attorno ad un cuore umanoe dandogli regolari strette rassicuranti per permettergli di continuare a battere nonostante l'insufficienza cardiaca. Oppure a pinza idrogel che può allungarsi e afferrare un pesce che nuota, assicurandolo senza ferirlo. O. O. O.

La realtà è che gli esempi dal fiorente campo della robotica soft non mancano. Uno dei campi più entusiasmanti e in rapido sviluppo della ricerca sulla robotica, questi robot non assomigliano alle dure macchine metalliche che la fantascienza ci aveva promesso. Sono fatti di materiali gommosi. Sono anche molto più economici da costruire, pesano notevolmente meno e offrono molta più flessibilità e (forse controintuitivamente, dati i loro materiali morbidi) durata. Nel processo, stanno cambiando ciò che consideriamo un robot e si stanno dimostrando immensamente utili nel processo.

Il robot dai mille usi

L’attuale ondata di robot morbidi in un mondo precedentemente dominato dal metallo non toglie nulla ai robot più tradizionali costruiti da aziende come Boston Dynamics. I progressi nella robotica tradizionale ci hanno fornito, solo negli ultimi anni, ogni sorta di macchine versatili in grado di fare qualsiasi cosa, dal lavoro di assemblaggio fine sulle linee di produzione al lavoro di assemblaggio. eseguendo danze, spettacoli di parkour o anche Salti mortali all'indietro degni delle Olimpiadi. Ma questi robot tradizionali non vanno bene per tutto.

Sono bravissimi a svolgere lo stesso compito più volte di seguito, il che è esattamente ciò che serve se, ad esempio, aiutano a mettere insieme gli iPhone su un nastro trasportatore in una fabbrica Foxconn. Ma rimuovendoli dal dominio strutturato in cui sono abituati a lavorare, all’improvviso la loro sorprendente precisione potrà farlo scomparire in un istante.

Ciò è problematico per tutta una serie di ragioni, non ultimo il fatto che, sempre più spesso, i robot lavoreranno insieme alle persone e ad altri esseri viventi. Ciò potrebbe significare lavorare direttamente con gli esseri umani come colleghi. Potrebbe anche significare un livello di interazione ancora più stretto, come il suddetto robot destinato a mantenere il battito del cuore di una persona di fronte a un possibile guasto cardiovascolare. Sono questi scenari che hanno portato, in parte, alla crescente popolarità dei robot morbidi.

“[Un altro] entusiasmante campo di applicazione per la robotica morbida è il settore della ricerca e del salvataggio”, Giada Gerboni, un ricercatore post-dottorato presso l'Università di Stanford, che l'anno scorso ha dato un Discorso TED intitolato “L’incredibile potenziale dei robot flessibili e morbidi”, ha detto a Digital Trends. “[Nel laboratorio in cui lavoro], c’è un team di colleghi molto motivato che sta esplorando come robot morbido che cresce dalla punta – come una pianta, o più specificamente una vite – sarebbe in grado di navigare in siti archeologici inaccessibili agli esseri umani e pieno di manufatti delicatissimi, o per esplorare i delicati habitat sotterranei di qualche animale in via di estinzione specie."

La ricerca di Gerboni ha applicazioni mediche. Attualmente sta lavorando su robot flessibili che potrebbero essere utilizzati come strumenti chirurgici per accedere a parti del corpo difficili da raggiungere, proprio come i robot morbidi dei suoi colleghi potrebbero aiutare ad accedere a siti remoti.

“Il mio attuale lavoro a Stanford utilizza un ago flessibile che può raggiungere parti completamente diverse del fegato un singolo punto di inserimento e può bruciare un tumore – [distruggendo] le cellule tumorali con il calore – con la sua punta”, ha continuato. Un ago orientabile non è ciò che potremmo considerare un robot, ma è una delle possibilità aperte dai robot morbidi.

Addio metallo?

Gli ultimi sviluppi nel campo della robotica morbida sono particolarmente entusiasmanti. Recentemente, i ricercatori hanno scoperto come eliminare il ultimi componenti metallici duri nei robot morbidi. Laddove i precedenti robot morbidi richiedevano ancora componenti come valvole metalliche, questo ultimo robot morbido può funzionare utilizzando solo gomma e aria, con l'aria pressurizzata che sostituisce la necessità dell'elettronica interiora. In tal modo, integra la memoria e il processo decisionale direttamente nei suoi materiali morbidi, utilizzando una sorta di soft computer basato sulla logica digitale.

"Questi stati di alta e bassa pressione sono analoghi a un segnale digitale, con 1 uguale ad alta pressione e 0 uguale a bassa pressione", Filippo Rothemund, ci ha spiegato uno dei ricercatori del progetto. “In genere, il controllo dei robot morbidi viene effettuato con controller elettronici e utilizzando valvole rigide, risultando in robot ibridi rigidi/morbidi. Il nostro computer soft consente l’integrazione di controlli complessi direttamente nella struttura di un robot soft”.

Tutto questo è ancora in una fase relativamente iniziale, ma dimostra il mondo in rapida evoluzione del soft robotica: in ritardo di mezzo secolo rispetto alla sua controparte più difficile, ma che fa frettolosamente del suo meglio per catturarla su. Sembra che funzioni anche. Oltre alle applicazioni già citate, pinze morbide del robot vengono ora utilizzati nelle catene di montaggio, grazie alla loro capacità di interagire con gli oggetti senza il rischio di danneggiarli.

Come osserva Giada Gerboni, tuttavia, è un errore considerare la robotica soft come in conflitto con i tradizionali robot hard.

“Non direi che i robot morbidi siano migliori, ma è solo una classe di robot – o un modo di fare robotica – che non possiamo più evitare di considerare”, ha detto. “I robot morbidi hanno già dimostrato di avere un grande potenziale nelle attività di navigazione perché possono farlo articolano facilmente il loro corpo e la loro navigazione non è compromessa da contatti bruschi con l'ignoto oggetti. Ma quando si tratta di un altro compito molto comune per i robot, come le attività di manipolazione, allora avere parti non rigide è pessimo perché il robot può [esercitare pochissima forza, il che significa che non può sollevare molti oggetti.] Inoltre, data l'elevata flessibilità del corpo, i gradi di libertà e la limitata integrazione dei sensori, non possono essere controllati con precisione, quindi non possono eseguire una manipolazione molto precisa compito."

Sia duro che morbido

In definitiva, dice, il modo migliore per realizzare robot che saranno davvero utili nella nostra vita sarà quello di combinare sia il duro che il morbido: proprio come vediamo con i materiali che si trovano in natura. “Guarda solo gli umani”, ha detto. “Sono macchine robotiche perfette con componenti morbidi, ma anche strutture rigide e giunti standard. [Loro] possono svolgere compiti in diversi contesti, ma possono anche essere precisi ed esercitare forze”.

Alcuni ricercatori sono addirittura impegnati a esplorare materiali che consentano ai robot morbidi di irrigidirsi su richiesta, oppure combinano diversi materiali di rigidità per ottenere sia precisione che destrezza. Il termine “robot morbido” esiste appena da un decennio, ma si sta già ritagliando una nicchia. (E si sta facendo strada anche nella cultura pop: dai un'occhiata a Baymax, l'adorabile robot della Disney Grande eroe 6.)

Mentre ci muoviamo verso un mondo in cui i robot fanno parte della nostra vita quotidiana, i robot morbidi assumeranno più importanza che mai. Una cosa è certa: qui nel 2019 la parola “robot” non è più sinonimo di “macchina metallica”.

Raccomandazioni degli editori

• Il futuro della produzione: uno sguardo alla prossima era del fare cose
• I robot di sorveglianza itineranti stanno arrivando nelle nostre città. Fortunatamente, sono qui per aiutarti
• Incontra gli Xenobot: macchine biologiche viventi che potrebbero rivoluzionare la robotica
• Manichini intelligenti: come la tecnologia dei contrasti robotici sta trasformando la pratica del calcio
• I migliori robot al CES 2021