Pleurobot, robot anfibio stampato in 3D

I ricercatori della École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) hanno inventato un robot dotato di struttura ossea stampata in 3D ispirandosi alla salamandra Pleurodeles Waltl , che è in grado di camminare, strisciare e nuotare.
Rispetto ad altri robot sviluppati in precedenza, quali ad esempio Alphadog , questa salamandra riesce a riprodurre dei movimenti fluidi e realistici.
Per poter ottenere una miglore fedeltà nei movimenti, gli scienziati della EPFL hanno studiato i movimenti della salamandra tramite video a raggi x con riprese dall’alto e di lato.

Sono stati monitorati attentamente le ossa degli arti e le angolazioni che formano, notando che la salamandra replica lo stesso movimento, variandone solo la velocità, quando striscia, cammina o nuota. I neurobiologi hanno dimostrato che la stimolazione elettrica del midollo spinale è quello che determina se la salamandra cammini, strisci o nuoti: al livello più basso della stimolazione, la salamandra passeggia, aumentando la stimolazione, aumenta il suo ritmo e, al di là di una certa soglia la salamandra comincia a nuotare.
Pleurobot è programmato per simulare con precisione tutte queste funzioni.

Sono stati così individuati ben 64 punti, lungo lo scheletro, che permettono all’animale di eseguire i diversi tipi di movimento in acqua e sulla terra. Il pleurobot è dunque stato realizzato con 27 motori e 11 segmenti lungo la colonna vertebrale, rispetto alle 40 vertebre e articolazioni multiple dell’anfibio. Sono stati quindi individuati il numero minimo di segmenti motorizzati richiesti, ed il posizionamento ottimale lungo il corpo del robot. La struttura ossea è composta da elementi stampati in 3D, mentre il “sistema nervoso” è composto dai circuiti elettronici che attivano opportunamente le articolazioni motorizzate.

“La vera novità è il nostro approccio alla costruzione di Pleurobot – spiega Auke Ijspeert, a capo del laboratorio di biorobotica dell’università – che sta nel trovare un equilibrio tra progettare una struttura ossea semplificata e replicare l’andatura della salamandra nelle tre dimensioni”.

Tale approccio può aiutare a comprendere anche la complessa interazione che intercorre tra midollo spinale, cervello e azione motoria, un aspetto “molto importante, per esempio, per le neuroprotesi” spiega Ijspeert: “Essere in grado di ri-stimolare quei circuiti negli esseri umani, a lungo termine è qualcosa di molto importante, e per questo è necessario capire come funziona il midollo spinale”. In questo modo sarà dunque possibile replicare il movimento non solo di altre salamandre, ma di animali vertebrati in genere, tra cui sicuramente l’uomo. Analizzando allo stesso modo il movimento umano, si potrebbe ad esempio sintetizzare un modello di spina dorsale, seppur limitato nella fluidità, che possa permettere un notevole passo in avanti nella modellazione di un esoscheletro robotico leggero e funzionale.

“La locomozione degli animali è un processo intrinsecamente complesso – afferma il ricercatore Kostas Karakasilliotis, che ha progettato le prime versioni del Pleurobot – Gli strumenti moderni come la cineradiografia, stampa 3D, e la veloce capacità di calcolo ci aiutano ad avvicinarci sempre di più a comprenderlo e a poterlo replicare”.

Luca Algieri

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