Spianare la strada alla sostenibilità grazie ai robot morbidi autorigeneranti
Il campo della robotica sta entrando in una fase di trasformazione alla luce dell’integrazione di avanzati materiali innovativi che offrono proprietà uniche come l’autorigenerazione e l’adattabilità, consentendo ai robot di imitare i sistemi biologici. Con il sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, il progetto SMART si è collocato in prima linea nell’ambito di questa innovazione sviluppando una soluzione di robotica morbida che combina materiali intelligenti e reattivi agli stimoli con sistemi di progettazione e controllo all’avanguardia.
Affrontare le sfide della robotica moderna
I sistemi robotici tradizionali sono spesso limitati in termini di sovradimensionamento e complessità, proprietà che li rendono pesanti e ingombranti, nonché costosi e difficili da mantenere. Inoltre, questi sistemi incontrano difficoltà negli ambienti dinamici, dove i materiali morbidi e flessibili risultano essenziali per assicurare un’interazione efficace. «L’integrazione di materiali autorigeneranti con la robotica morbida ha sinora presentato sfide significative, tra cui quella di garantire che conservassero le loro proprietà meccaniche mantenendo al contempo le proprie capacità di autoriparazione», spiega Bram Vanderborght, coordinatore del progetto SMART e docente presso la Vrije Universiteit Brussel e l’imec. Per superare questi problemi, SMART ha fatto leva sulla collaborazione interdisciplinare: scienziati dei materiali ed esperti di robotica hanno congiuntamente sviluppato polimeri che bilanciano morbidezza e durata, consentendo una rigenerazione più rapida a temperatura ambiente. I materiali concepiti sono stati integrati in maniera ottimale con avanzate tecnologie di rilevamento e attuazione al fine di creare sistemi robotici completamente autonomi in grado di rilevare e riparare i danni, imitando i processi biologici degli esseri umani.
Concentrarsi su soluzioni più ecologiche e sostenibili
La sostenibilità è stata un tema centrale del progetto SMART, nell’ambito del quale i ricercatori hanno dato priorità a prodotti chimici più ecologici per ridurre al minimo l’impatto ambientale, allineandosi agli sforzi globali compiuti allo scopo di contribuire alla realizzazione dell’economia circolare. «I polimeri autorigeneranti sviluppati nel corso del progetto SMART prolungano il ciclo di vita dei sistemi robotici e riducono in modo significativo i rifiuti generati», osserva Vanderborght. Le collaborazioni con l’industria hanno garantito che questi materiali soddisfino le esigenze pratiche, promuovendo al tempo stesso gli obiettivi di sostenibilità; il risultato è una serie di materiali validi a livello industriale che sono inoltre ecocompatibili.
Sfruttare l’intelligenza artificiale e l’apprendimento automatico per offrire un controllo intelligente
L’intelligenza artificiale (IA) e l’apprendimento automatico (AA) hanno svolto un ruolo fondamentale nel potenziamento delle capacità dei sistemi robotici di SMART. Gli algoritmi basati sull’IA sono stati utilizzati per il monitoraggio della salute strutturale e il rilevamento dei danni, mentre i modelli di AA hanno aiutato a prevedere le risposte dei materiali agli stimoli forniti; le due tecnologie hanno permesso ai robot di farsi strada in ambienti dinamici e di gestire i danni in modo autonomo, ottimizzando le loro prestazioni e funzionalità. Formare la prossima generazione di innovatori Il progetto SMART si è inoltre concentrato sullo sviluppo del capitale umano: nel corso della sua durata, ha formato 15 ricercatori all’inizio della propria carriera attraverso l’attuazione di un programma multidisciplinare che combina scienza dei materiali, robotica e collaborazione con il mondo industriale. La formazione sulle competenze trasferibili ha dotato gli studiosi di competenze quali comunicazione, networking e risoluzione dei problemi, mentre i distaccamenti realizzati hanno fornito loro un’esperienza pratica per mettere in connessione la ricerca accademica e le esigenze dell’industria. «I distaccamenti hanno permesso di colmare il divario tra la ricerca accademica e le esigenze industriali equipaggiando i ricercatori di competenze di tipo sia tecnico che trasversale», osserva Fatma Demir, project manager di SMART. Gli sforzi realizzati hanno preparato una nuova generazione di scienziati a guidare i futuri progressi nel settore della robotica sostenibile. L’impatto sul futuro della robotica I progressi compiuti nell’ambito del progetto SMART promettono di apportare significativi benefici a livello ambientale e socioeconomico prestandosi ad applicazioni che spaziano dalla sanità all’automazione industriale, dove i robot sono costretti ad operare in ambienti difficili. Prolungando il ciclo vitale dei sistemi robotici e riducendo i costi di manutenzione associati, il progetto contribuisce a fornire migliori risultati per quanto concerne efficienza e sostenibilità. La creazione di Valence Technologies, una società spin-off del consorzio di SMART, costituisce un esempio della transizione dei successi ottenuti dalla ricerca in soluzioni pronte per il mercato. Le innovazioni concepite dal progetto SMART nel campo della robotica morbida permettono di ridurre il consumo di risorse e di sostenere la prosperità del mercato delle tecnologie sostenibili assicurando che i sistemi robotici possano operare in modo indipendente in ambienti complessi, il che consentirà di rivoluzionare le industrie e ridurre al minimo l’impatto ambientale. SMART ha creato un modello di riferimento per l’integrazione di materiali avanzati, sistemi intelligenti e sostenibilità nella robotica; grazie ai risultati conseguiti, il progetto affronta le sfide attualmente esistenti e getta le basi per un futuro in cui i robot lavoreranno armoniosamente all’interno di ambienti dinamici e sistemi complessi.
Parole chiave
SMART, sostenibilità, robotica morbida, materiali autorigeneranti, IA, AA, materiali reattivi agli stimoli, prodotti chimici più ecologici, automazione industriale
