È risaputo che un polpo può afferrare facilmente tutto ciò che scivola dalle nostre mani nell’acqua. Per trasferire le capacità degli animali acquatici esotici all’uomo, i ricercatori hanno ora sviluppato un guanto di ispirazione biologica. Sono dotati di ventose la cui capacità di tenuta è controllata automaticamente da un sistema di sensori. I test dimostrano che gli oggetti bagnati possono essere tenuti in modo sicuro e delicato con “Octa-glove”. Gli sviluppatori affermano che questo concetto ha molte possibili applicazioni.
Gli esseri umani sono creature terrestri, quindi per acclimatarci al mondo sottomarino dobbiamo dotarci di tecnologia: le bombole subacquee ci fanno respirare, le tute in neoprene ci tengono al caldo e gli occhiali ci fanno vedere. Per compensare un’altra vulnerabilità sottomarina, non ci sono ancora soluzioni efficaci: le nostre mani di solito hanno difficoltà ad afferrare oggetti bagnati. Tuttavia, questa capacità è richiesta: soccorritori, archeologi subacquei e molti altri “artigiani acquatici” hanno a che fare con oggetti scivolosi o creature viventi. Per tenerlo stretto, la pressione di tenuta deve spesso essere aumentata in modo significativo. Ma gli oggetti sensibili o gli esseri viventi possono, ovviamente, essere danneggiati.
Otto modelli all’orizzonte
Pertanto, il team di ricerca guidato da Michael Bartlett della Virginia Tech di Blacksburg si è dedicato allo sviluppo di un concetto che consentirebbe alle persone di essere più sensibili in acqua. Come spesso accade nella tecnologia, gli scienziati hanno tratto ispirazione dalla natura. Nello specifico, il focus era sui maestri dell’afferrare nel regno di Poseidone: i polpi. È noto che gli elementi di base delle loro capacità sono le ventose, che sono sotto il controllo del sistema muscolare e nervoso sviluppato. Dopo che l’ampio bordo esterno dell’aspirazione tocca la superficie, così facendo si attivano i muscoli nell’area concava dietro il bordo. In questo modo, le ventose possono fornire pressione negativa con forza adesiva. “Ciò che è interessante è che i polpi controllano le loro numerose ventose elaborando informazioni da diversi sensori. Quindi il polpo combina la tecnologia di aspirazione con sensori e controlli per manipolare oggetti sottomarini”, afferma Bartlett.
Per trasformare il modello in un concetto di guanto, i ricercatori hanno prima progettato un robusto sistema per ventose: impugnature flessibili in gomma con membrane morbide che possono essere attivate pneumaticamente. Gli sviluppatori si sono avvicinati molto alla versione octopus: il concetto di sticking può essere associato a superfici piane e curve. Dopo aver sviluppato questo sistema adesivo, gli scienziati hanno raccolto la sfida di conferire sensibilità al guanto. Per fare ciò, lo hanno dotato di una serie di cosiddetti piccoli sensori di prossimità LIDAR. Questi sensori ottici possono rilevare quanto è vicino un oggetto.
Ventosa artificiale e sistema nervoso
Le ventose e il LIDAR sono stati quindi collegati tramite un microcontrollore per collegare il rilevamento di oggetti all’attivazione delle ventose, imitando il sistema nervoso e muscolare del calamaro. Quindi gli scienziati hanno combinato tutti gli elementi in un guanto di neoprene. C’è una ventosa sensore su ogni dito di questo “otto guanti”. “Basta muovere la mano verso un oggetto e il guanto assume automaticamente il compito di afferrare: l’elettronica può attivare e rilasciare rapidamente la ventosa. Ciò consente di afferrare oggetti bagnati o sommersi senza schiacciarli. Il tutto senza che l’utente debba premere un solo pulsante”, spiega Bartlett. .
I ricercatori sono stati in grado di dimostrare questa capacità sul loro concetto in una serie di test: il guanto può essere utilizzato delicatamente per sollevare o afferrare oggetti che hanno molte proprietà diverse. Non è necessario tenerlo in mano: piccoli oggetti possono essere raccolti con un solo dito con la ventosa, quindi più unità vengono utilizzate per oggetti più grandi. “Queste capacità imitano le complesse capacità di manipolazione, cognizione e controllo dei cefalopodi”, afferma il coautore Ravi Totika della Virginia Tech. Tuttavia, gli scienziati sottolineano che è necessario più lavoro di sviluppo per avvicinarsi più che mai alle prestazioni altamente complesse dei modelli naturali. “Il nostro approccio è certamente un passo nella giusta direzione, ma abbiamo ancora molto da imparare sui calamari prima di raggiungere le piene capacità della natura”, ha detto Totika.
Tuttavia, secondo gli scienziati, un interessante potenziale della tecnologia sta già emergendo: un guanto di polpo può aiutare gli “artigiani” in acqua ad essere più sensibili, facilitare il loro lavoro e proteggere oggetti sensibili o creature viventi durante la manipolazione. Potrebbero esserci anche potenziali applicazioni nella robotica: gli scienziati affermano che i sistemi tecnici, ad esempio nel settore sanitario o nella produzione, potrebbero utilizzare il concetto di polpo per ottenere una presa migliore sugli oggetti bagnati.
Fonte: Virginia Tech, articolo tecnico: Avanzamenti scientifici, doi: 10.1126/sciadv.abq1905
Video © Virginia Tech
“Analista incredibilmente umile. Esperto di pancetta. Orgoglioso specialista in cibo. Lettore certificato. Scrittore appassionato. Difensore di zombi. Risolutore di problemi incurabile.”