Chuck Sullivan e Jack Fitzpatrick ricercatori della NASA sta usando la stampa 3D per aiutare a portare la robotica morbida nello spazio

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Chuck Sullivan e Jack Fitzpatrick, stagisti del NASA’s Langley Research Center di Hampton, in Virginia, stanno studiando la fattibilità dell’uso di robotici morbidi per l’esplorazione spaziale e l’assemblaggio. I robot soft sono costruiti con materiali altamente flessibili, consentendo nuovi movimenti robot simili agli organismi viventi che i robot tradizionali non possono replicare, presentando quindi nuove possibili applicazioni per i robot nello spazio.

Anche se nelle sue fasi iniziali, la stampa 3D ha avuto un ruolo chiave nella ricerca, con i due stagisti che utilizzano la tecnologia per sviluppare l’attuatore robotico morbido, che è la chiave per animare e controllare le parti mobili di un robot. “Quando azionate il robot morbido, cambia il modo in cui utilizzate le proprietà del materiale”, spiega Fitzpatrick.

“UN PEZZO DI GOMMA CHE VA DALLA FORMA PIATTA ALLA FORMA DI UN DITO, CAMBIA IL MATERIALE IN QUALCOS’ALTRO.”

Un robot morbido sviluppato da Chuck Sullivan e Jack Fitzpatrick utilizzando i loro attuatori da stampi in silicone stampati in 3D. Video tramite la NASA.
Un robot morbido sviluppato da Chuck Sullivan e Jack Fitzpatrick utilizzando i loro attuatori da stampi in silicone stampati in 3D. Video tramite la NASA.
La stampa 3D consente movimenti realistici dell’attuatore morbido del robot

Sullivan e Fitzpatrick hanno selezionato la stampa 3D per sviluppare l’attuatore al fine di comprendere ed esplorare come i componenti robotici integrati integrali possono essere costruiti e utilizzati nello spazio. Attualmente, il loro processo ruota attorno alla stampa 3D di uno stampo attuatore, quindi al versamento di silicone, una sostanza flessibile, per creare l’attuatore robotico morbido.

Utilizzando la stampa 3D, l’attuatore presenta un design che utilizza camere (o camere d’aria) con tubi al loro interno, che consente il controllo dei movimenti del robot morbido. Le camere si espandono e si comprimono a seconda del livello di aria al loro interno; utilizzando i tubi, i ricercatori della NASA possono regolare la quantità di aria nella camera dell’attuatore robotico morbido, consentendo al robot di flettersi e rilassarsi, imitando i muscoli umani.

Potenziale infinito per robot morbidi nello spazio

Entrambi i tirocinanti di ricerca sono nuovi nel campo della robotica morbida, ma hanno già lavorato con la NASA. Sono stati invitati dalla NASA a lavorare sul progetto di tirocinio in quanto l’organizzazione è attenta a indagare sulla fattibilità dei robot soft nello spazio. Come tale, Sullivan e Fitzpatrick stanno “iniziando a ground zero” per studiare come la robotica morbida può essere utilizzata nell’assemblaggio dello spazio e nell’esplorazione, e hanno quindi escogitato una serie di esperimenti per testare, raccogliere dati e sviluppare i loro progetti di attuatori.

I loro esperimenti sono basati sulla verifica di quattro proprietà di attuatori robotici morbidi, e con i risultati, gli stagisti della NASA hanno in programma di determinare i potenziali usi e limiti della robotica morbida nell’esplorazione spaziale e nell’assemblaggio. Le quattro proprietà comprendono mobilità, unione, livellamento e rafforzamento: “Stiamo cercando di vedere le capacità di base dei robot soft attraverso queste quattro proprietà”, ha commentato Sullivan. “In questo modo, quando qualcuno in fondo alla strada dice che forse la robotica morbida è utile in una diversa applicazione, può guardare al nostro lavoro come una linea di base”.

I test di mobilità si concentreranno su come l’attuatore robotico morbido è in grado di muoversi nelle condizioni dello spazio esterno. La seconda proprietà, unendosi, si concentrerà sulla comprensione di come i robot morbidi possano collegarsi e collegarsi tra loro, il che potrebbe avere vari usi, come la produzione di un grande rifugio temporaneo. Il livellamento indica la capacità degli attuatori di creare o regolare una superficie desiderata e, infine, il rinforzo guarderà alla costruzione della robustezza di un materiale attraverso la pressurizzazione utilizzando le camere d’aria nell’attuatore robotico morbido. Fitzpatrick spera, con questi test, di sviluppare robot morbidi da utilizzare nello spazio in cui possano aiutare a mantenere gli astronauti sicuri e produttivi. Sullivan ha aggiunto:

“VEDIAMO QUESTE QUATTRO COSE COME IL NOCCIOLO DEL PROBLEMA. UNA VOLTA CHE SAREMO IN GRADO DI ESEGUIRE I TEST DI UNITÀ INDIVIDUALI, VORREMMO CAPIRE COME COMBINARLI, QUINDI FORSE COMBINIAMO MOBILITÀ E ADESIONE “.

Il progetto di tirocinante della NASA è stato inizialmente sviluppato da Computer Engineer e Principal Investigator James Neillan, insieme al co-principale investigatore Matt Mahlin. Gli esperti visiteranno Langley per fornire un feedback sui progetti e le ricerche di Fitzpatrick e Sullivan fino a questo momento, e il progetto proseguirà poi durante l’estate.

Robot morbidi del futuro

Con gli stagisti della NASA che utilizzano la stampa 3D per indagare sulle potenzialità della robotica morbida nello spazio, il settore della stampa 3D e della robotica continua a svilupparsi. Precedentemente, la North Carolina State University (NCSU) aveva condotto esperimenti nella fase iniziale per sviluppare una nuova classe di materiali intelligenti stampati in 3D che fosse magneticamente reattiva e mesh-like dal design. Il materiale ha un potenziale significativo per l’uso con la robotica intelligente: “Questa nuova classe di attuatori magnetoattivi abilitata da questa tecnica di stampa 3D consente […] potenziali applicazioni che si estendono su scaffold di tessuti attivi per colture cellulari e vari tipi di robot morbidi che imitano le creature che vivono sul superficie dell’acqua “, ha commentato il professor Orlin Velev dell’NCSU.

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