L'intelligenza artificiale e le architetture della robotica sono spesso ispirate da modelli che si verificano in natura, sia nell'uomo che negli animali. I modelli di movimento osservati negli animali sono stati replicati nei robot tramite una serie di meccanismi che cambiano forma come il rigonfiamento chimico, stiramento della pelle o morphing di origami.

I ricercatori del Soft Robotics Research Center della Seoul National University in Corea del Sud e della Fondazione Rebikoff-Niggeler (FRN) in Portogallo hanno recentemente sviluppato un'architettura robotica strutturalmente ispirata all'anguilla pellicano, una specie di pesce che vive nel mare profondo. La loro architettura, presentato in un articolo pubblicato in Robotica scientifica , è tra gli ultimi di una serie di design ispirati ad animali o fenomeni naturali.

"Negli ultimi anni, abbiamo lavorato su diversi robot di ispirazione biologica, incluso il robot saltatore d'acqua ispirato all'acqua strider pubblicato in Scienza , così come robot trasformabili e soft robot ispirati agli origami, " Prof. Kyujin Cho, autore corrispondente e ricercatore capo dello studio, ha detto a TechXplore. "La nostra ricerca sugli origami estensibili può essere considerata come un'integrazione dei nostri lavori precedenti".

Studiando come il pesce anguilla pellicano si gonfia la bocca, Cho e i suoi colleghi hanno ipotizzato che questo comportamento potrebbe essere replicato nei robot utilizzando una combinazione di tecniche di apertura degli origami e di allungamento della pelle morbida. Questo li ha ispirati a progettare architetture basate su origami fatte di materiali elastici e morbidi, che consentono cambiamenti sostanziali nella forma di un robot.

Finora, la maggior parte dei team di ricerca ha sviluppato robot utilizzando materiali morbidi o progetti basati su origami. La differenza fondamentale tra i robot morbidi e le architetture basate su origami è che mentre i primi cambiano forma allungando la loro pelle, questi ultimi lo fanno dispiegando le loro pieghe, proprio come nell'arte giapponese dell'origami.

Quando si cerca di mangiare la preda, l'anguilla pellicano compie un movimento unico, che coinvolge sia dispiegare le sue pieghe che gonfiare la sua bocca. Nel loro studio, Cho e i suoi colleghi hanno deciso di replicare questo comportamento in un'architettura robotica combinando tecniche ispirate agli origami con l'uso di materiali morbidi.

"Il nostro origami estensibile è interamente realizzato con materiali elastici, quindi incarna entrambe le modalità di morphing che si aprono e si allungano, " Woongbae Kim, il primo autore dello studio e il principale progettista dell'architettura robotica, spiegato. "Rispetto ad altre architetture di ispirazione bio che riproducevano meccanismi monolitici di cambiamento di forma, il principio del dual-morphing consente il morphing della forma estrema con due diversi movimenti funzionali. "

Nell'architettura proposta da Kim e dai suoi colleghi, i percorsi fluidi della morbida pelle artificiale sono racchiusi e guidati da una serie di unità di origami estensibili, che imitano il meccanismo che permette all'anguilla pellicano di gonfiare la bocca. La pressione del fluido punta nella direzione in cui inizialmente si dispiega il corpo del robot, che si traduce in un movimento molto simile a quello dell'anguilla pellicano.

I ricercatori sono stati in grado di sviluppare un'unità di base a doppia trasformazione dal design del robot ispirato al pellicano, che può essere utilizzato come unità di base per vari tipi di disegni di origami. Hanno scoperto che i robot risultanti potevano eseguire una varietà di comportamenti, compresa la presa, gattonare e movimento subacqueo.

"Il nostro studio offre una nuova strategia di progettazione affinché i robot morbidi siano inizialmente compatti e piatti, ma che può essere distribuito per eseguire attività e quindi ripiegato di nuovo autonomamente, "Cho ha detto. "Pensiamo che i robot morbidi saranno sviluppati in futuro in una forma compatta e portatile in modo che le persone possano usarli facilmente nella loro vita quotidiana".

Nel futuro, l'esclusivo origami e il design elastico basato sulla pelle proposti da Kim e dai suoi colleghi potrebbero essere utilizzati per sviluppare una varietà di nuovi sistemi robotici che cambiano forma. I ricercatori stanno ora progettando di continuare a costruire sul loro design, ad esempio, esplorando come i sensori estensibili potrebbero essere integrati con architetture basate su origami.

"Ci sono ancora tante cose da fare, " Kim ha detto. "In questo momento, il principio che abbiamo introdotto può essere applicato a varie strutture di origami per creare nuovi movimenti come la torsione combinata di schieramento. Per applicazioni robotiche reali, le strutture origami estensibili dovrebbero essere ottimizzate per essere più forti e più affidabili. Finalmente, vorremmo utilizzare il nostro design per sviluppare nuovi sistemi robotici morbidi, come un braccio robotico morbido dispiegabile."

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