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Un team di scienziati ha creato un robot che si trasforma da veicolo terrestre a drone volante grazie al metallo liquido
WASHINGTON - Un team di ricercatori del Virginia Tech guidato da Michael Bartlett, assistente professore d'ingegneria meccanica, ha creato un nuovo robot morbido in grado di cambiare forma trasformandosi da veicolo terrestre a drone volante. Il lavoro, pubblicato sulla rivista Science Robotics, potrebbe portare alla realizzazione di macchine che possono funzionare in condizioni critiche o di autorigenerarsi se danneggiate.
«Quando abbiamo iniziato il progetto, volevamo un materiale che potesse fare tre cose: cambiare forma, mantenere quella forma, e poi tornare alla configurazione originale, e farlo per molti cicli», ha affermato Bartlett. «Una delle sfide era quella di creare un materiale che fosse abbastanza morbido da cambiare radicalmente forma, ma abbastanza rigido da creare macchine adattabili in grado di svolgere funzioni diverse».
Per creare una struttura che potesse cambiare forma, il team si è rivolto all’arte giapponese del kirigami. Successivamente ha sviluppato un endoscheletro costituito da una lega a basso punto di fusione (LMPA) incorporata all’interno di una struttura di gomma. Normalmente, quando un metallo viene allungato troppo si piega in modo permanente, si incrina o si allunga in una forma fissa e inutilizzabile. Tuttavia, con questo metallo speciale incorporato nella gomma, i ricercatori hanno trasformato questo tipico meccanismo di guasto in un punto di forza. Il risultato è che una volta allungato, il dispositivo mantiene la forma desiderata.
Per riportare la struttura alla sua forma originale, il team ha incorporato strutture riscaldanti morbide accanto alla rete LMPA. I riscaldatori convertono il metallo in un liquido a 60 gradi Celsius. La pelle elastomerica del composito mantiene il metallo fuso contenuto e, allo stesso tempo, riporta il materiale nella forma originale. Questo inverte l’allungamento e conferisce al materiale morbido una «plasticità reversibile». Dopo che il metallo si è raffreddato, contribuisce nuovamente a mantenere la forma della struttura.
«Questi compositi hanno un endoscheletro metallico. I tagli ispirati al kirigami definiscono una serie di travi metalliche. Questi tagli combinati con le proprietà uniche dei materiali sono davvero importanti per trasformarsi, fissarsi rapidamente nella forma desiderata, quindi tornare alla forma originale», ha spiegato Dohgyu Hwang, coautore del progetto.
I ricercatori hanno quindi scoperto che questo design composito ispirato al kirigami potrebbe creare forme complesse e che il materiale potrebbe cambiare forma molto rapidamente, anche in meno di un decimo di secondo. Inoltre, se il materiale si rompesse potrebbe essere guarito più volte fondendo l’endoscheletro metallico.
Le applicazioni di questa nuova tecnologia sono solo agli inizi. Combinando questo materiale con potenza, controllo e motori a bordo, il team ha creato un drone funzionale che si trasforma autonomamente da un veicolo terrestre a uno volante. Per il futuro, i ricercatori immaginano che questi compositi mutaforma svolgeranno un ruolo nel campo della robotica morbida per creare macchine in grado di svolgere diverse funzioni, auto-guarire dopo essere state danneggiate e portare nuove idee nelle interfacce uomo-macchina e nei dispositivi indossabili.