Robotica
Soft-Robotics per Beneficiare della Fluidica a Schiuma
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Da Robot Rigidi a Robot Morbidi
When we think of robots, we either think of massive and bulky industrial robots or futuristic robots from science fiction, from the terribile Terminator tutto in metallo al design più elegante e fluido di iRobot e ai veri robot umanoidi moderni .
Fonte: Sanctuary
In ogni caso, una costante è l’onnipresenza di superfici lisce in metallo e plastica, con movimenti creati da pistoni, idraulica e motori elettrici.
Tuttavia, questo design robotico può essere limitante per molte applicazioni che richiedono un approccio più delicato. Per esempio, i robot che interagiscono con corpi umani, o ad esempio quelli incaricati di raccogliere frutta, necessitano di materiali più flessibili e di un tocco più gentile per evitare danni.
Come risposta a questa necessità, sta emergendo un nuovo campo chiamato soft robotics. Questo campo esplora come utilizzare nuovi materiali per creare sistemi robotici morbidi e flessibili. Abbiamo già esplorato questa idea, in particolare su come la stampa 3D può aiutare a costruire robot morbidi, o come l’idrogel può aumentare l’agilità dei robot.
Una nuova idea può ora essere aggiunta a questo insieme di tecniche di robotica morbida: fluidica a schiuma.
Da Logica Pneumatica a Fluidica a Schiuma
Researchers at the University of Texas studied how foam could be a new material from which to build robots. They discovered that the flow of air through the meshlike structure of open-cell foam can replace electronics, and published their results in a scientific paper titled “Sensori e Controllo Fluidici Integrati con Schiume a Celle Aperte Morbide”.
L’idea chiave è nata dallo studio di un campo scientifico chiamato circuiti logici pneumatici. Il concetto è sostituire il calcolo elettronico basato sull’elettricità con la fluttuazione dei flussi d’aria.
Finora, questo concetto ha per lo più imitato il design dei circuiti elettronici. Ciò ne ha ridotto notevolmente il potenziale, poiché per calcoli e sensori più complessi, le dimensioni e il peso del dispositivo diventerebbero un problema.
Invece, i ricercatori della Rice University hanno cercato di utilizzare le differenze di pressione create dal flusso d’aria attraverso i pori microscopici delle lastre di schiuma. Aggiungendo più strati di tale schiuma, potevano regolare finemente il modo in cui l’aria vi scorre. In questo modo, potevano eseguire calcoli pneumatici complessi e compiti di controllo, ma con un design di circuito molto più semplice rispetto alla logica pneumatica tradizionale.
Fonte: Rice University
Circuito Analogico Integrato
A good example is how a section of the robot can respond to pressure. Traditional robotics would need complex electronic sensors, elaborate arms with multiple components to bend, and a battery-powered electric motor or hydraulic system to transmit and regulate the force.
La fluidica a schiuma può invece avere la reazione “integrata” nel braccio del robot, piegandosi sotto pressione e reagendo in proporzione allo stimolo, ad esempio piegandosi solo a metà quando viene premuta con minore forza.
Fonte: Rice University
Raggiungerlo non è stato privo di sfide. Una di queste è che la densità dell’aria varia con le variazioni di pressione, richiedendo calcoli complessi per modellare il flusso d’aria attraverso la schiuma.
Creare un modello teorico che prevedesse accuratamente il flusso d’aria e la reazione della schiuma è stato uno degli aspetti più importanti di questo progetto di ricerca. Solo una volta completato ciò è stato possibile costruire un design con fluidica a schiuma prevedibile.
Applicazioni
Poiché la fluidica a schiuma non dipende da elettronica e batterie, può essere molto più leggera rispetto alle soluzioni robotiche convenzionali. Questo è ottimo per incorporarla in tessuti e abbigliamento. La sua capacità di piegarsi e muoversi senza danneggiare o aumentare la rigidità dei tessuti è inoltre vantaggiosa.
Exosuit
Una prima applicazione potrebbe essere aiutare persone con mobilità limitata, a causa di handicap o infortuni. Esiste già un mercato in crescita di esoscheletri basati sulla “robotica classica” per aiutare in tali casi, qualcosa di cui abbiamo discusso in “Indipendenza e Mobilità attraverso la Robotica – Come gli Exosuit Possono Aiutare le Persone con il Morbo di Parkinson”.
La stessa tecnologia potrebbe aiutare a ridurre gli infortuni da lavori che richiedono il sollevamento di carichi pesanti, come nei magazzini, nelle fabbriche o in ambito militare.
Possiamo facilmente immaginare come la robotica basata sulla fluidica a schiuma possa essere incorporata in tali exosuit o addirittura sostituirli completamente come parte di pantaloni, camicie, ecc. su misura, poiché sono più facili da indossare e più discreti.
VR / Tecnologia Aptica
I sistemi aptici creano una sensazione di tatto in risposta a uno stimolo. Per un certo periodo, questa è stata la prossima frontiera della realtà virtuale e di altri sistemi di simulazione.
La fluidica a schiuma può aiutare a creare nuovi tipi di sensori aptici, rilevando il movimento, ad esempio, e convertendolo in un segnale su un sensore tattile. Questo potrebbe essere usato, ad esempio, per creare repliche digitali più accurate dei movimenti in simulazioni utilizzate per formare medici, soccorritori o altre formazioni professionali.
Fonte: Rice University
Investire nella Soft Robotics
La soft robotics probabilmente diventerà una parte in crescita del mercato robotico in espansione, poiché i robot stanno progressivamente uscendo dalle linee di produzione per assistere nella cura dei pazienti negli ospedali, spostare merci nei magazzini o raccogliere frutta nei campi e nei frutteti.
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Se non sei interessato a scegliere aziende robotiche specifiche, puoi anche considerare gli ETF robotici come GlobalX Robotics & Artificial Intelligence ETF (BOTZ), iShares Automation & Robotics UCITS ETF (RBOT), o Global Robotics & Automation Index ETF (ROBO), che offriranno un’esposizione più diversificata per capitalizzare sul mercato robotico in crescita.
Aziende di Soft Robotics
1. Ekso BIONICS
Ekso BIONICS è un leader nella tecnologia degli esoscheletri. Ha lanciato il primo esoscheletro medico commerciale nel 2012. Da allora, ha ricevuto l’approvazione per i suoi modelli ABI ed EVO.
Mentre si sta espandendo nel segmento lavoro/uso intensivo, l’azienda è ancora principalmente focalizzata su terapie e mobilità medica.
I ricavi dell’azienda sono cresciuti rapidamente (+38% anno su anno nel 2023).
Fonte: Ekso
Recentemente ha acquisito la Business Unit Human Motion and Control (HMC) da Parker Hannifin Corporation per aggiungere i suoi esoscheletri motorizzati per persone con paralisi alla sua offerta.
Ciò potrebbe indicare che Ekso ha un buon potenziale per diventare un acquirente seriale nel settore degli esoscheletri, ampliando la sua offerta attraverso una combinazione di R&D interna e acquisizioni strategiche.
La rende anche un buon candidato per adottare la robotica morbida e la fluidica a schiuma nei suoi futuri progetti, sfruttando la sua presenza precoce nei mercati degli esoscheletri medici e per il lavoro.
2. Soft Robotics
Questa azienda è quotata privatamente e nel 2018 ABB Technological Ventures ha stretto una partnership con Soft Robotics per accelerare lo sviluppo del calcolo microfluidico e della pinza morbida per robot.
Poiché Soft Robotics si concentra sullo sviluppo di mGripAI, un robot con una presa morbida per l’industria della lavorazione alimentare, combinato con una visione 3D completa e un sistema AI e che utilizza il sistema di presa IRB360 FlexPicker di ABB.
Fonte: Soft Robotics
L’approccio dell’azienda potrebbe potenzialmente integrare anche la fluidica a schiuma, considerando la sua esperienza nell’applicare la tecnologia microfluidica a casi reali.
Puoi anche vedere mGripAI in azione in questo video.
Per ora, l’applicazione principale di attuatori e prese morbide è nei processi industriali, soprattutto nell’industria alimentare.
In futuro, i progressi in AI, visione artificiale, tecnologia delle batterie e soft robotics dovrebbero consentire la creazione di robot in grado di assistere infermieri, negozianti, addetti alle pulizie e altre attività che attualmente dipendono quasi al 100% dal lavoro umano.
