Una svolta potrebbe portare a robot morbidi e sinuosi
In contesto: Da anni gli scienziati affrontano la sfida di rendere i robot più compatibili biologicamente. Fino ad ora, sono riusciti principalmente a creare fibre muscolari coltivate in laboratorio che si contraggono solo su un piano. Questo è efficace per un braccio robotico che si piega in un’unica articolazione, ma è insufficiente per movimenti più complessi. Al contrario, i muscoli del corpo umano sono molto più versatili grazie a fibre disposte in complessi schemi incrociati.
Recentemente, ingegneri del MIT hanno compiuto un passo significativo verso lo sviluppo di robot che sostituiscano gli ingranaggi rigidi con qualcosa di molto più morbido – quasi come il vero tessuto muscolare vivente. In altre parole, hanno scoperto un modo per coltivare muscolo artificiale che può flettersi in più direzioni.
Per raggiungere questo obiettivo, hanno ideato una nuova tecnica di stampaggio che stampa in 3D piccole scanalature su un gel morbido. Il processo effettivo è complesso, ma per semplificare: quando le cellule muscolari vengono seminate sul gel, crescono seguendo questi modelli scanalati. Come prova del concetto, i ricercatori hanno persino fabbricato un’iride artificiale usando questo metodo.
L’iride è l’anello di muscolo che controlla la dilatazione della pupilla nell’occhio umano. È composta da un insieme interno di fibre circolari concentriche e uno strato esterno di fibre radianti. Il gel stampato ha replicato alcuni di questi schemi, risultando in una pupilla alimentata dai muscoli che può dilatarsi e contrarsi, proprio come quella reale.
“Crediamo di aver creato il primo robot azionato da muscolo scheletrico che genera forza in più di una direzione,” ha detto Ritu Raman, un ingegnere dei tessuti al MIT. “Questo è stato possibile grazie a questo nuovo approccio di stampaggio.”
Naturalmente, ci sono state sfide da superare. Per esempio, il gel è estremamente delicato. Raman ha spiegato che è molto più morbido del gelatina e difficile da modellare perché si strappa facilmente. Superare questo ha richiesto tentativi ed errori, ma i risultati ne sono valsi la pena.
La tecnica di stampaggio è molto versatile, permettendo ai ricercatori di “progettare” qualsiasi architettura muscolare desiderata semplicemente programmando il modello di scanalature del timbro. I timbri stessi possono essere prodotti utilizzando una stampante 3D da tavolo standard.
Questa flessibilità apre un vasto campo di possibilità, potenzialmente consentendo ai ricercatori di replicare tutto, dalle contrazioni vorticose dei muscoli cardiaci ai movimenti avvolti del tratto digestivo.
Guardando al futuro, il team prevede di sperimentare con diversi layout e tipi di cellule oltre al solo muscolo scheletrico. Una volta che gli ingegneri robotici inizieranno ad integrare questi bio-tessuti programmabili nei loro progetti, potrebbe emergere una nuova era di macchine.
Raman ha immaginato un caso d’uso interessante.
“Invece di utilizzare attuatori rigidi che sono tipici nei robot subacquei, se possiamo usare robot biologici morbidi, possiamo navigare e essere molto più efficienti dal punto di vista energetico, pur essendo completamente biodegradabili e sostenibili,” ha detto. “È ciò verso cui speriamo di costruire.”
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Nicola Costanzo esplora il mondo della tecnologia e dell’innovazione. I suoi articoli illuminano le sfide digitali che plasmano il nostro futuro.