Il piccolo robot CLARI si stringe negli spazi più stretti

Rob Spiegel | 30 agosto 2023

Gli ingegneri dell'Università del Colorado a Boulder hanno progettato un robot in miniatura che pesa meno di una pallina da ping-pong e può stare nel palmo di una mano. Il robot è un insetto robotico articolato con gambe conformi (CLARI). Può cambiare passivamente la sua forma da quadrata a lunga e snella o larga come un granchio. Al momento, la macchina ha quattro gambe, ma il suo design modulare potrebbe consentire al team di costruirla fino a otto gambe.

Heiko Kabutz, uno studente di dottorato presso il Dipartimento di Ingegneria Meccanica Paul M. Rady dell'Università del Colorado a Boulder, e i suoi colleghi hanno presentato il robot in miniatura in uno studio pubblicato il 30 agosto sulla rivista Advanced Intelligent Systems.

Ciascuna delle gambe di CLARI funziona quasi come un robot indipendente, con il proprio circuito stampato e doppi attuatori che muovono la gamba avanti, indietro e lateralmente, in modo simile all'articolazione dell'anca umana. In teoria, questa modularità potrebbe consentire ai robot CLARI di assumere un’ampia varietà di forme.

I robot in miniatura forniscono l'accesso ad ambienti confinati e mostrano il potenziale per applicazioni come la ricerca e il salvataggio e l'ispezione di beni di alto valore. La capacità di deformazione del corpo migliora ulteriormente la raggiungibilità di questi piccoli robot in terreni ingombri simili a quelli degli insetti e degli artropodi molli. Motivati ​​da questo concetto, gli ingegneri della CU Boulder hanno costruito un robot a grandezza di insetto con collegamenti elettrici fissati per l'alimentazione e il controllo. CLARI è stato prodotto utilizzando la lavorazione laminata e assemblato utilizzando tecniche pop-up origami.

Nella parte superiore dell'immagine, CLARI è raffigurata accanto a una tarantola marrone. Il corpo modulare e conforme di CLARI gli consente di variare le forme del corpo e di funzionare in molteplici configurazioni.

Per consentire la locomozione in molteplici configurazioni di forma, l'architettura corporea di CLARI è composta da meccanismi delle gambe azionati. Il robot ha otto gradi di libertà attivati ​​in modo indipendente guidati da attuatori piezoelettrici personalizzati, che lo rendono meccanicamente abile.

Per il futuro, il team CLARI intende incorporare sensori nel robot in modo che possa rilevare e reagire agli ostacoli. Il gruppo sta anche lavorando per migliorare il robot conferendogli maggiore flessibilità e forza. Kabutz ha osservato che i miglioramenti nelle capacità del robot diventeranno più difficili man mano che verranno aggiunte gambe aggiuntive a CLARI.

Ecco una vista prospettica di CLARI che evidenzia le caratteristiche principali, comprese le tre configurazioni principali della forma del corpo del robot basate sulle proporzioni. Le frecce mostrano i vettori della forza di reazione al suolo (rosso) con proiezioni nelle direzioni laterale (verde) e di propulsione (ciano). Inoltre, la resa artistica di CLARI dimostra la navigazione su terreni confinati lateralmente attraverso un terreno disordinato sfruttando la capacità di adattare la forma del proprio corpo.

Il team ha scelto la morfologia articolata per il corpo del robot per combinare le capacità di locomozione rapida, autonoma e a più andature dei robot laminati articolati con l’intelligenza fisica incorporata basata sulla conformità passiva dei sistemi di materiali morbidi. Scelgono un design basato su origami, fabbricazione di laminati e un processo di assemblaggio pop-up per una metodologia semplice di messa a punto basata sulla geometria.

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