È il Santo Graal nella robotica:un androide in grado di svolgere compiti complessi accanto agli umani in un ambiente reale.

Il problema è che quando ai robot viene chiesto di operare al di fuori di un ambiente altamente controllato, tendono ad essere lenti e goffi. I robot veloci e precisi che funzionano in modo così efficace nelle fabbriche non possono funzionare negli ambienti del mondo reale perché non possono percepire e rispondere immediatamente a quegli ambienti. Chiedi loro di afferrare rapidamente un oggetto fragile, e probabilmente lo schiacceranno. Chiedi loro di lavorare accanto a un umano, e potrebbero rompergli accidentalmente il braccio o farlo cadere dalla piattaforma di carico.

"Se vogliamo che i robot lavorino a fianco degli umani o gestiscano compiti complessi in modo autonomo, dobbiamo creare un robot più gentile, "dice Peter Whitney, professore di ingegneria alla Northeastern, specializzato in meccanica robotica.

Whitney crede di avere la risposta:l'idraulica.

Mentre lavorava alla Disney Research di Pittsburgh, ha sviluppato Jimmy, un robot straordinariamente realistico che è veloce, preciso, e abbastanza gentile da giocare a palla con un pallone, prendi un uovo, e accarezzare la guancia di una ragazza senza darle una commozione cerebrale.

Per adesso, Jimmy è gestito come un burattino da un umano. Questa prima incarnazione dimostra che il sistema idraulico di Whitney può creare un senso del tatto che espande notevolmente le capacità del robot. Non schiaccia l'uovo perché l'operatore può sentire il suo guscio attraverso un feedback idraulico; non infastidisce la ragazza perché l'operatore può sentire il suo viso non appena il braccio del robot la tocca.

Anche se Jimmy non è ancora autonomo, il sistema idraulico ha molte applicazioni. Per esempio, Whitney sta lavorando con i ricercatori della Stanford University per adattare la sua tecnologia per eseguire interventi di risonanza magnetica assistita da robot.

Poiché un tubo per risonanza magnetica è così stretto, i medici attualmente devono far entrare e uscire i pazienti dal tubo mentre eseguono un intervento chirurgico. Whitney sta lavorando con l'ingegnere Mark Cutkosky della Stanford University per perfezionare una versione più piccola di Jimmy per eseguire un intervento chirurgico all'interno del tubo, guidato da un chirurgo che utilizza i comandi a forma di burattino. Perché la tecnologia idraulica trasmette il senso del tatto, il chirurgo sarebbe in grado di sentire effettivamente cosa sta facendo Jimmy all'interno del tubo della risonanza magnetica.

"I robot di Peter sono eleganti nella loro semplicità e possono tradurre il movimento meccanico da un punto all'altro con precisione, "dice Hata Nobuhiko, un professore alla Harvard Medical School che è direttore del programma presso il Brigham and Women's Hospital che adatta le innovazioni robotiche per uso medico.

"È semplice perché non si basa su cavi, motori e sensori per guidare il robot, " dice Nobuhiko. "Non richiede un computer per determinare quanta pressione applicare. In medicina, non ci piace perché troppe cose possono andare storte. Non vuoi che accada quando sei all'interno di un corpo umano".

Con la tecnologia idraulica di Whitney, Nobuniko afferma che i chirurghi saranno in grado di stare fuori dal tubo della risonanza magnetica ed eseguire con precisione una biopsia della prostata usando la "mano magica" di Whitney. Uno dei vantaggi del sistema idraulico di Whitney è che non richiede alcun materiale magnetico o elettrico, che distorcerebbe la risonanza magnetica.

"È il segreto di ciò che lo rende così preciso e leggero, "dice Cutkosky. "Vogliamo che il medico si senta come se le sue dita fossero all'interno della macchina per la risonanza magnetica che spingeva l'ago".

Whitney ipotizza che se riesce a miniaturizzare parti chiave del sistema idraulico, la sua tecnologia potrebbe essere adattabile alla chirurgia laparoscopica.

"La chirurgia laparoscopica è ora completamente insensibile, " dice Whitney. "Tutti i movimenti del chirurgo sono controllati dalla vista, niente da sentire. Questo perché non c'è un feedback di forza accurato".

Autonomia

Il prossimo passo, lui dice, è usare il suo sistema in robot autonomi, combinando la velocità e la precisione dei robot industriali con la delicatezza necessaria per lavorare a fianco dell'uomo. Le potenziali applicazioni sono enormi, che vanno dall'assistenza agli anziani e al lavoro di soccorso, alla rimozione dei rifiuti pericolosi e all'esplorazione dello spazio. Whitney afferma che l'obiettivo di questa tecnologia è qualsiasi lavoro che richieda a un robot di essere preciso e veloce in un momento e conforme e gentile in quello successivo.

Whitney sta collaborando con il professore di informatica del nordest Robert Platt, che sta sviluppando l'intelligenza artificiale necessaria per svolgere compiti autonomi, in particolare afferrare e manipolare oggetti domestici comuni in modo che un robot possa essere utilizzato per lavori come nutrire e radersi.

"Con Jimmy, abbiamo dimostrato di cosa sarà fisicamente capace l'hardware quando l'intelligenza artificiale raggiungerà, " dice Whitney. "Anche se è ancora controllato dall'uomo, dimostra che un'applicazione autonoma è possibile."

Soluzioni a basso costo

Il sistema idraulico di Whitney ha anche il potenziale per ridurre drasticamente il costo dei robot agili. Ciò è particolarmente importante nell'ambiente domestico, dove i clienti non hanno le risorse finanziarie delle aziende manifatturiere. Il suo obiettivo è sviluppare un braccio robotico con almeno sette articolazioni e che possa essere montato su una sedia a rotelle o su una base con ruote robotiche.

"Speriamo di mantenere il costo sotto i 2 dollari, 000, che potrebbe essere dimezzato attraverso la produzione di massa".