La miniaturizzazione ha richiesto molto tempo stata una sfida nella storia di robotica.
Mentre gli ingegneri hanno fatto grandi passi avanti nella miniaturizzazione dell’elettronica negli ultimi decenni, i costruttori di veicoli autonomi in miniatura robot non sono stati in grado di raggiungere l’obiettivo di ridurli al di sotto di 1 millimetro di dimensione. Questo perché le braccia e le gambe sono fragili e difficili da produrre. Soprattutto, le circostanze delle leggi della fisica cambiano nel mondo microscopico. Invece della gravità e dell’inerzia, la resistenza e la viscosità diventano dominanti.
In questo contesto, i ricercatori negli Stati Uniti hanno annunciato il risultati di uno studio che porta a termine una sfida di 40 anni. Un group di ricercatori dell’Università della Pennsylvania e dell’Università del Michigan ha sviluppato un nuovo robotic più piccolo di un granello di sale, misurando solo 200 x 300 x 50 micrometri. Con 0,3 mm sul lato più lungo, è molto al di sotto della soglia di 1 mm. Eppure può percepire l’ambiente circostante, prendere decisioni da solo, nuotare e muoversi nell’acqua.
Inoltre, funziona in modo completamente autonomo e non dipende da alcun controllo esterno come cavi o campi magnetici. Si cube che il costo di produzione sia pari a 1 centesimo per unità.
“Siamo riusciti a miniaturizzare un robotic autonomo fino a 1/10.000 delle dimensioni di un robotic convenzionale”, afferma Mark Miskin, uno dei ricercatoriche è un assistente professore di ingegneria dei sistemi elettrici presso l’Università della Pennsylvania. “Ciò apre una scala completamente nuova per i robotic programmabili”.
Lo scivolo elettrico
Il sistema di propulsione sviluppato da Miskin e dal suo group rappresenta una svolta nella robotica convenzionale. I pesci e altri grandi organismi acquatici si muovono in avanti grazie alla reazione dell’acqua che spinge all’indietro, secondo il principio terza legge del moto nella meccanica newtoniana. Ma spingere l’acqua su scala microscopica è come spingere il catrame fangoso. La viscosità dell’acqua è così grande che le braccia e le gambe non potranno mai competere con essa.
Quindi i ricercatori hanno adottato un approccio completamente nuovo. Invece di nuotare muovendo parti del corpo, il nuovo robotic si muove generando un campo elettrico attorno a sé e spingendo delicatamente le particelle cariche nel liquido. Il robotic sfrutta il fenomeno per cui le particelle cariche in movimento trascinano le molecole d’acqua vicine, creando una corrente d’acqua attorno al robotic. È come se il robotic stesso non si muovesse, ma si muovesse l’oceano o il fiume.
