Immagina sciami di insetti robotici che si muovono mentre svolgono compiti. Potrebbe sembrare fantascienza, ma in realtà è più plausibile di quanto si possa pensare. I ricercatori della School of Engineering dell'EPFL hanno sviluppato un morbido insetto robotico azionato a 3 cm al secondo da muscoli artificiali.

Il team ha sviluppato due versioni di questo robot morbido, soprannominato DEAnsect. Il primo, tethered utilizzando fili ultrasottili, è eccezionalmente robusto. Può essere piegato, colpito con uno scacciamosche o schiacciato da una scarpa senza compromettere la sua capacità di movimento. Il secondo è un modello untethered, completamente wireless e autonomo, pesa meno di 1 grammo e porta la sua batteria e tutti i componenti elettronici sul retro. Questo insetto intelligente è dotato di un microcontrollore per un cervello e fotodiodi come occhi, permettendogli di riconoscere i modelli in bianco e nero, consentendo a DEAnsect di seguire qualsiasi linea tracciata sul terreno.

DEAnsect è stato sviluppato da un team del Soft Transducers Laboratory (LMTS) dell'EPFL, lavorando con il Laboratorio di attuatori integrati (LAI) e i colleghi dell'Università di Cergy-Pontoise, Francia. La ricerca è stata pubblicata su Robotica scientifica .

Propulsione a vibrazione

DEAnsect è dotato di attuatori in elastomero dielettrico (DEA), un tipo di muscolo artificiale sottile come un capello che lo spinge in avanti attraverso le vibrazioni. Questi DEA sono il motivo principale per cui l'insetto è così leggero e veloce. Gli consentono inoltre di muoversi su diversi tipi di terreno, comprese le superfici ondulate.

I muscoli artificiali sono costituiti da una membrana elastomerica inserita tra due elettrodi morbidi. Gli elettrodi sono attratti l'uno dall'altro quando viene applicata una tensione, comprimendo la membrana, che ritorna alla sua forma iniziale quando viene tolta la tensione. L'insetto ha tali muscoli adattati a ciascuna delle sue tre zampe. Il movimento viene generato accendendo e spegnendo la tensione molto rapidamente, oltre 400 volte al secondo.

Il team ha utilizzato tecniche di nanofabbricazione per consentire ai muscoli artificiali di lavorare a tensioni relativamente basse, riducendo lo spessore della membrana elastomerica e sviluppando morbidezza, elettrodi altamente conduttivi spessi solo poche molecole. Questo design intelligente ha permesso ai ricercatori di ridurre drasticamente le dimensioni della fonte di alimentazione. "I DEA generalmente funzionano a diversi kilovolt, che richiedeva un grande alimentatore, " spiega il direttore di LMTS Herbert Shea. "Il nostro design ha permesso al robot, che di per sé pesa solo 0,2 grammi, per portare tutto ciò di cui ha bisogno sulla schiena." "Questa tecnica apre nuove possibilità per l'ampio uso dei DEA nella robotica, per sciami di insetti robotici intelligenti, per ispezioni o riparazioni a distanza, o anche per ottenere una comprensione più profonda delle colonie di insetti inviando un robot a vivere in mezzo a loro".

"Attualmente stiamo lavorando a una versione libera e completamente soft con la Stanford University, " dice Shea. "A lungo termine, abbiamo in programma di installare nuovi sensori ed emettitori sugli insetti in modo che possano comunicare direttamente tra loro".