Una poliammide

Funzionalità del 24 luglio 2023

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di Ingrid Fadelli, Tech Xplore

Negli ultimi decenni, gli esperti di robotica hanno sviluppato robot sempre più sofisticati ispirati alla natura e agli organismi viventi. Emulando realisticamente i processi biologici e i comportamenti degli animali, questi robot possono spesso navigare in ambienti diversi e affrontare i problemi del mondo reale in modi altamente efficaci.

Un gruppo di ricerca dell’Indian Institute of Technology Indore e dell’Indian Institute of Technology Jodhpur ha recentemente sviluppato un nuovo robot bioispirato che sembra e si muove come una medusa. Questo robot, presentato sull’International Journal of Intelligent Robots and Applications, potrebbe essere utilizzato per monitorare a distanza la vita marina o svolgere altre missioni sott’acqua.

"È stato fabbricato un nuovo robot flessibile per meduse morbide a base di poliimmide, azionato da una lega a memoria di forma [SMA] e il processo di impulso e recupero della medusa è stato imitato", hanno scritto Muralidharan, Saini e i loro colleghi nel loro articolo. "L'attuale tecnica di fabbricazione dei tentacoli incorporati in filo SMA è un processo lungo e faticoso per l'uomo. La struttura proposta è nuova, economica e facile da fabbricare con un consumo di tempo molto inferiore rispetto ai metodi convenzionali basati su stampi."

Per creare il loro robot, Muralidharan, Saini e i loro colleghi hanno prima tagliato fogli di poliammide Kapton spessi 75 μm (ovvero un nastro a base di poliammide) in una struttura simmetrica che ricorda il corpo di una medusa, con un diametro di 25 cm. Hanno quindi praticato dei fori in questa struttura in posizioni specifiche dove avrebbero successivamente inserito i cavi SMA.

Le SMA sono metalli con una proprietà interessante, ovvero quella di ritornare alla forma originale in risposta al calore dopo essere stati deformati. Per il loro robot, i ricercatori hanno utilizzato una SMA chiamata nitinol, comunemente utilizzata per creare dispositivi, connettori di cavi e altri componenti elettronici.

Il nitinol è stato inserito nei fori precedentemente praticati nella struttura a forma di medusa e un ulteriore pezzo di nastro di poliammide è stato incollato sulla parte superiore del corpo del robot per fissare il filo in posizione. I ricercatori hanno quindi utilizzato corde di gomma per collegare l'estremità di ciascun tentacolo al centro del corpo del robot.

"Il comportamento della struttura proposta della medusa è stato studiato con diversi diametri e frequenze di filo SMA", hanno scritto Muralidharan, Saini e i loro colleghi nel loro articolo. "Sono stati misurati lo spostamento e la velocità del tentacolo della medusa durante l'imitazione. È stata eseguita la modellazione della temperatura della struttura incorporata nella SMA e la modellazione della deflessione utilizzando la teoria della flessione del fascio. Inoltre, una simulazione preliminare dell'imitazione della medusa è stata effettuata in Ansys Fluent e la spinta la forza è stata valutata."