Per volare o per nuotare; per arrampicarsi o strisciare, per gli studi di base, o per tenere puliti i fondali marini, o per le applicazioni in campo medico: i robot bio-ispirati sono una famiglia in continua crescita - e sempre più affascinante. Lo sa bene l'Istituto Italiano di Tecnologia (IIT), che da anni si dedica allo sviluppo di robot volgendo un occhio alle più avanzate nozioni di robotica e l'altro allo studio del mondo naturale. Il suo lavoro ha già portato allo sviluppo del braccio robotico ispirato a quello dei polpi, dotato di ventose e perfetto per afferrare gli oggetti anche in spazi ristretti, e che fa bella mostra di sé accanto alla vasca che ospita il suo "ispiratore" all'Acquario di Genova, per tacere dell'ampio sforzo dedicato allo sviluppo dei plantoidi, che traggono spunto dalla crescita delle piante, o della mano artificiale Hannes. Ora, i ricercatori dell'IIT coordineranno un altro progetto che vuole portare l'ingegneria del regno animale a quello dei robot.

Un naso straordinario

Pensiamo all'elefante. Senza dubbio, il suo tratto più distintivo è rappresentato dalla proboscide, che gli consente di esplorare il mondo circostante, portarsi cibo e acqua alla bocca; è a contempo fondamentale per la comunicazione e per maneggiare gli oggetti. Garantisce un senso dell'olfatto che non solo gli consente di percepire l'acqua da enorme distanza, ma che sembra anche essere coinvolto nella percezione delle quantità di cibo - un'abilità che per la maggior parte degli altri animali è basata sulla vista - e ha un'estrema sensibilità tattile. È, insomma, uno dei nasi più interessanti che si possano osservare nel regno animale, fondamentale per un'infinità di aspetti della vita dell'elefante, in grado di combinare forza e delicatezza.

Non stupisce troppo, quindi, che sia anche il soggetto degli studi per i prossimi robot bio-ispirati dell'IIT. Nell'ambito del progetto PROBOSCIS, finanziato dalla Commissione Europea nell'ambito del programma FET - Future and Emerging Technologies di Horizon 2020 e della durata complessiva di 48 mesi, infatti, un team multi-disciplinare di ricercatori partirà dallo studio dettagliato della proboscide per sviluppare un nuovo manipolatore robotico che ne raccolga le principali caratteristiche. Coordinato da Lucia Beccai, ricercatrice dell'IIT a Pontedera (Pisa), il progetto vede la collaborazione dell'Università di Ginevra e Gerusalemme, della Scuola Superiore di Sant'Anna di Pisa e dell'azienda inglese Photocentric Ltd.

Dall’elefante al robot

Ingegneri, biologi e scienziati dei materiali si riuniranno per comprendere in modo dettagliato le caratteristiche della proboscide e applicarle poi sui robot. Non una proboscide qualunque, ad ogni modo, ma quella dell'elefante africano di savana (Loxodonta africana). Infatti, sebbene possa non saltare subito all'occhio di fronte alla magnificenza dell'animale, la proboscide di questo elefante è dotata, all'estremità, di due appendici che possono essere usate come dita per manipolare oggetti anche molto piccoli con incredibile delicatezza, un elemento interessante da considerare nell'ottica di sviluppare un sistema artificiale con le stesse abilità.

Gli studi sulla proboscide si avvarranno sia di tecniche avanzate applicate sull'esemplare conservato all'Università di Ginevra sia osservando gli animali nel loro habitat naturale, per analizzarne i movimenti in natura. Questa parte del progetto, al di là dello sviluppo del robot, ha il vantaggio di accrescere le conoscenze che abbiamo su questa specie, contribuendo così anche alla sua conservazione.

Il nuovo manipolatore robotico avrà un corpo costituito da attuatori soft a rigidezza variabile, sensibili ai propri movimenti, e sarà organizzato in un'architettura bio-ispirata con un avanzato sistema tattile che fornisca le informazioni agli algoritmi di controllo. Crediti: Istituto Italiano di Tecnologia

La "proboscide" robotica sarà poi costituita da materiali "soffici" (come molti altri robot bio-ispirati, che hanno portato allo sviluppo della cosiddetta soft robotics) a rigidezza variabile e sensibili ai propri stessi movimenti, e da un sistema sensoriale tattile, perché la tecnologia sarà guidata principalmente da questo senso. In particolare, riporta un comunicato dell'IIT, il manipolatore robotico sarà ricoperto da una pelle artificiale, anch'essa ispirata a quella dell'elefante, e pensata per essere insieme sensibile e resistente.

E per quanto riguarda le applicazioni? La capacità di adattarsi a oggetti di forma e dimensione diversi, e manipolarli con delicatezza, dovrebbe rendere utile la proboscide robotica in vari ambiti, dall'industria manifatturiera all'assistenza sanitaria, consentendo al contempo di sollevare una persona in difficoltà e assisterla porgendole ad esempio un bicchiere d'acqua.