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Robot scalatore di pareti
I ricercatori hanno creato un robot in grado di salire su una parete liscia come il vetro e sul soffitto a una velocità di sei centimetri al secondo. Il robot attualmente utilizza un adesivo elastomerico secco, ma il gruppo di ricerca sta testando una nuova fibra ultra appiccicosa simile a un geco sui suoi piedi che dovrebbe renderlo fino a cinque volte più appiccicoso.
Scalare le pareti: Quando il motore del robot gira, la sua coda preme contro la superficie e le sue gambe triangolari ruotano in avanti (a). Quando i suoi piedi anteriori entrano in contatto con la superficie, la coppia del motore causata dal contatto della coda con la superficie preme i piedi anteriori contro la superficie mentre allontana i piedi posteriori (b). Quando la forza che agisce sul piede posteriore raggiunge un punto critico, si stacca dalla superficie e il robot avanza (c).
Non è il primo robot a utilizzare adesivi secchi simili a fibre per aderire alle superfici, afferma Metin Sitti , un assistente professore di ingegneria meccanica, che ha guidato la ricerca presso il Robotics Institute della Carnegie Mellon University (CMU), a Pittsburgh. Ma questo robot dovrebbe dimostrare di avere un potere di adesione molto maggiore, grazie a fibre che sono due volte più adesive di quelle usate dai gechi.
Tali robot potrebbero, tra le altre applicazioni, essere utilizzati per ispezionare gli scafi dei veicoli spaziali per rilevare eventuali danni, poiché la loro viscosità assicurava che rimanessero attaccati.
Oltre ai piedini appiccicosi, il robot utilizza due gambe triangolari simili a ruote, ciascuna con tre cuscinetti per i piedi, e una coda per consentirgli di muoversi con notevole agilità rispetto ad altri robot, afferma Sitti. Non solo può girare molto bruscamente, ma il suo nuovo design gli consente di trasferirsi dal pavimento alla parete e dalla parete al soffitto con grande facilità.
Multimedia
Guarda il robot da arrampicata su parete
È molto compatto e ha una grande manovrabilità, dice Mark Cutkosky , professore di ingegneria meccanica e condirettore del Center for Design Research presso la Stanford University in California. È una soluzione pratica per l'arrampicata.
I gechi sono in grado di aderire alle superfici grazie a strutture molto sottili simili a peli sui loro piedi chiamate setole. Queste fibre angolate si dividono in fibre ancora più fini verso le punte, conferendo al piede del geco un aspetto simile a una spatola. Queste fibre terminali devono ringraziare per la loro adesività forze intermolecolari incredibilmente deboli: le forze attrattive agiscono tra le punte delle fibre e la superficie su cui aderiscono. Individualmente, le forze sono trascurabili, ma poiché le sete formano aree di contatto così elevate con le superfici, le forze si sommano.
Negli ultimi anni, numerosi gruppi di ricerca hanno fabbricato strutture in fibra progettate per emulare le setole. Ma il gruppo di Sitti ha cercato di migliorare il design del geco. Utilizzando tecniche di microfabbricazione, Sitti e i suoi colleghi hanno creato fibre di appena quattro micrometri di diametro, due ordini di grandezza più piccole di quelle utilizzate in qualsiasi altro robot. Questa differenza di dimensioni fa una differenza significativa, afferma Sitti. Questo perché il ridimensionamento delle fibre aumenta il loro contatto superficiale e quindi migliora l'adesione.
Utilizzando gli adesivi elastomerici commerciali, il robot può già arrampicarsi molto più agilmente di qualsiasi altro robot. Ma le fibre dovrebbero consentire al robot di arrampicarsi anche su superfici ruvide, afferma Sitti. Tuttavia, avendoli appena integrati nel robot, i ricercatori devono ancora dimostrarlo.
Una delle sfide nel far aderire un robot ai muri consiste nel trovare un modo per applicare una pressione sufficiente per farli aderire. Il nuovo robot CMU gestisce questo utilizzando una coda. In ogni momento, almeno due dei suoi sei piedini sono in contatto con la superficie, così come la coda, che è caricata a molla in modo che spinga sempre contro la superficie, anche quando è sul soffitto.
Tuttavia, nello sviluppo di questi materiali, i ricercatori devono ancora risolvere alcuni problemi, afferma Andre Geim , professore di fisica della materia condensata presso l'Università di Manchester, nel Regno Unito, che ha anche fabbricato strutture simili a setae. Nessuno ha ancora spiegato perché i gechi possono prima correre su una strada sterrata raccogliendo polvere e poi in qualche modo arrampicarsi sui muri, dice. Questo è un grosso ostacolo.
Cutkosky concorda sul fatto che è necessario fare ulteriori ricerche sulle capacità di autopulizia dei gechi. Il mondo è sporco e i robot non possono fermarsi a lavarsi i piedi ogni pochi metri, dice.