Avete presente il supereroe della Marvel Ant-Man e le ‘sue’ formichine robot? Presto soluzioni piccole ma resistenti come cavallette e locuste potrebbero permetterci di operare in scenari remoti, ostili o semplicemente difficili da raggiungere, ricaricandosi sfruttando l’interazione con l’ambiente.
La nuova generazione di robot miniaturizzati ispirati agli insetti è in arrivo, come spiega su ‘Science Robotics’ Donato Romano, professore associato presso l’Istituto di Biorobotica della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa. Il suo team sta esplorando le nuove frontiere della robotica biomimetica con lo sviluppo di robot su piccola scala che ricordano tanto quelli del film dell’uomo-insetto ma che, grazie all’autonomia energetica, possono fare davvero la differenza.
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Restando in tema ‘fantascienza declinata in laboratorio’, un altro studio coordinato dalla Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa e pubblicato in questi giorni su ‘Advanced Functional Materials’ apre alla possibilità di produrre circuiti e sensori completamente bioderivati e biodegradabili utilizzando – udite, udite – gusci di mandorla. Ma vediamo meglio queste ricerche, frutto della genialità di giovani cervelli italiani che guardano alla natura per superare con l’aiuto della tecnologia e della scienza limiti e sfide del nostro tempo.
Come cavallette
Pensiamo ora a grilli e cavallette: grazie alla loro capacità di immagazzinare energia elastica e rilasciarla in modo esplosivo, questi insetti realizzano salti incredibili rispetto alle loro dimensioni. Riprodurre gli stessi principi in robot compatti ha permesso al team di Romano di ottenere dispositivi agili, rapidi e capaci di superare ostacoli che fermerebbero sistemi tradizionali.
Robot miniaturizzati e autonomia energetica
Non solo: i robot saltatori richiedono picchi di potenza elevati, difficili da sostenere con batterie miniaturizzate. Per superare questo limite, la ricerca sta integrando tecnologie di energy harvesting capaci di trasformare luce, vibrazioni, urti o onde radio in energia utile per ricaricare il sistema. “Sono già state sperimentate soluzioni come nanogeneratori triboelettrici, materiali piezoelettrici e microcelle solari, aprendo la strada a robot capaci di accumulare energia fra un salto e l’altro”, assicurano dalla Sant’Anna.
Ma a cosa serviranno i robot insetti? Le possibilità sono infinite: dall’esplorazione di superfici planetarie (anche nello spazio) al monitoraggio di ecosistemi complessi, fino alla raccolta di informazioni in scenari in cui l’accesso umano è limitato o rischioso (pensiamo solo a conflitti o disastri naturali). L’idea è quella di avere soluzioni che possano operare a lungo, in autonomia e magari in sciame collaborando come vere e proprie micro-squadre di esploratori.
Certo, c’è ancora da fare – il team sta lavorando sulla resistenza dei materiali, la miniaturizzazione dei dispositivi energetici e l’integrazione di algoritmi intelligenti a basso consumo – ma i robot saltatori “stanno diventando strumenti maturi, capaci di coniugare efficienza, robustezza e autonomia in un formato estremamente compatto”. Per operare in modo innovativo sul nostro pianeta.
Trasformare gusci di mandorla in elettronica biodegradabile
Interessante anche il lavoro del team di Francesco Greco, professore associato di bioingegneria. Lo studio, finanziato dal Mur, è stato realizzato grazie al contributo dell’azienda DAMIANO Organics SpA, leader nel settore delle mandorle biologiche.
Gli studiosi dell’Istituto di BioRobotica con il gruppo coordinato da Greco e l’Istituto di Produzioni Vegetali con Luca Sebastiani e Alessandra Francini, rispettivamente professore ordinario e RTT di Arboricoltura generale e coltivazioni arboree – in collaborazione con Graz University of Technology e l’Istituto Italiano di Tecnologia – hanno usato gusci di mandorla come materia prima per la produzione sostenibile di Laser Induced Graphene: un materiale altamente conduttivo ottenuto attraverso l’irraggiamento laser di materiali ricchi di carbonio.
“Convertire i rifiuti biologici privi di valore commerciale in una risorsa è un passo significativo verso un’elettronica più sostenibile, con possibili applicazioni nella creazione di dispositivi elettronici degradabili che eviteranno la formazione di microplastiche e rifiuti elettronici, riducendo al minimo l’impatto sull’ambiente”, ha raccontato Francesco Greco.
Ma perché i gusci di mandorla? Sono un abbondante e voluminoso scarto agroalimentare, il cui smaltimento è economicamente impegnativo. Ma a cosa serviranno? Oltre agli sviluppi nel campo dei circuiti e dei sensori, i ricercatori hanno individuato nel composito una potenziale alternativa alla pelle conciata: modificando la composizione “è possibile ottenere un materiale flessibile, resistente, in grado di essere cucito e dall’aspetto simile alla pelle naturale”. Sono inoltre in corso sperimentazioni con altri scarti della lavorazione delle mandorle, come le pellicine, e con gusci di altra frutta secca come nocciolee pistacchi: i risultati preliminari sono promettenti. “Ci piacerebbe applicare questi risultati allo sviluppo di dispositivi per il monitoraggio ambientale. Ad esempio, per l’umidità dell’aria e del suolo, qualità dell’acqua e altro ancora, in un’ottica davvero circolare”, ha concluso Yulia Steksova.
FOTO PRINCIPALE: Credits Enrico-Libutti
