Nei 500 milioni di anni da quando gli esseri viventi sono comparsi sulla Terra, la natura ha ottimizzato soluzioni efficienti ed efficaci sotto il profilo energetico e funzionale. Trasferire nelle strutture artificiali le soluzioni fisiche, chimiche, biologiche sviluppate dalla natura nel corso dell’evoluzione non è immediato e richiede un approccio nuovo alla tecnologia.
Le quattro grandi aree di applicazione della robotica sviluppati nell’Istituto Italiano di Tecnologia di Genova
La rivoluzione nanotecnologica, alla base del radicale cambiamento culturale e tecnologico che stiamo vivendo, si manifesta anche in nanorobot programmabili e capaci di compiere operazioni complesse – anche dentro il corpo umano – sfruttando nanocomponenti della dimensione di qualche centinaio di nanometri (un miliardesimo di metro). Tali tecnologie promettono di essere il motore propulsivo della prossima rivoluzione tecnologica. In particolare, gli studi sulla robotica hanno aperto la strada allo sviluppo di componenti e applicazioni d’avanguardia, utilizzabili in diversi campi di applicazione. Sono svariati gli ambiti di applicazione della robotica sviluppati all’interno dei laboratori dell’Istituto Italiano di Tecnologia di Genova: si tratta di scenari tecnologici a cui tendere nei prossimi anni, suddivisibili in quattro grandi aree di applicazione.
Le nanotecnologie promettono di essere il motore propulsivo della prossima rivoluzione tecnologica
Esistono robot utilizzati in campo medico – robot chirurgici e terapeutici che richiedono controlli meccanici ed elettronici altamente sofisticati. Robot miniaturizzati in grado di nuotare nel corpo umano, dotati di sistemi di propulsione e riconoscimento di cellule malate. Questi mini-robot saranno fondamentali per migliorare i nostri sistemi diagnostici e terapeutici, passando a soluzioni sempre meno invasive e più accessibili. Accanto a ciò ci sono anche macchine intelligenti che aiuteranno l’uomo nella chirurgia e nella riabilitazione. Un primo esempio è il Plantoide (robot pianta), un tronco robotico che sostiene rami le cui foglie sono costituite da materiali plastici intelligenti – che possono risentire della luce e del contatto. Il concetto della radice robotica vede il suo utilizzo in endoscopi intelligenti in grado di rilevare parametri biologici locali.
Poi ci sono le applicazioni in campo protesico e riabilitativo: l’esoscheletro e la mano robotica sono due dei prototipi indossabili la cui tecnologia si sta sviluppando con grandissimi risultati. L’esoscheletro è un apparato robotico che può assolvere un gran numero di funzioni, come riabilitare la capacità di movimento di pazienti affetti da gravi menomazioni, o aumentare le prestazioni di un corpo umano sano, o infine assistere gli anziani agevolando la loro mobilità.
MESSAGGIO PROMOZIONALE
La mano robotica, invece, è una protesi di mano comandata da elettrodi mioelettrici che registrano i campi elettrici superficiali che si generano sulla pelle della persona a seguito delle contrazioni dei muscoli o dei tendini. Queste conoscenze stanno convergendo verso la realizzazione di una nuova macchina riabilitativa – Arbot – in grado di riabilitare tutti i plessi in modo coordinato, con ovvie ricadute sia nella riabilitazione di traumi che di disabilità neurologiche.
I robot utilizzati nel caso di catastrofi naturali sono stati progettati e costruiti per operare in spazi aperti. HyQ e Walkman sono esempi di animaloidi e umanoidi concepiti dall’Istituto Italiano di Tecnologia per operare o portare soccorso in situazioni di emergenza e criticità, sostituendo o accompagnando la figura dell’essere umano. HyQ è un quadrupede idraulico – un robot con attuatori idraulici sviluppato per operare in ambienti molto difficili e a movimentazione elettrica – mentre Walkman è un “gigante” umanoide le cui caratteristiche di altezza e robustezza lo rendono adatto per situazioni calamitose o di difficile operazione da parte dell’uomo. In grado di guidare, aprire e chiudere porte, girare valvole e salire e scendere scale.
Infine, ultima ma non per importanza, è la categoria dei robot assistenti dell’uomo: interagiscono con gli umani nell’esecuzione di svariate attività di supporto come sbrigare le faccende domestiche, lavare e stirare, guidare l’automobile, servire in un bar o accompagnare i figli a scuola. CoMan e iCub sono stati progettati dall’IIT. CoMan (Compliant Man, ovvero “uomo elastico”) – un robot molto avanzato dalle eccezionali caratteristiche elastiche e di equilibrio che sfruttano una tecnologia di attuatori elastici per riprodurre l’elasticità del sistema muscolare umano e la sua reattività.
iCub ha un’intelligenza artificiale che gli permette di imparare ogni giorno qualcosa di nuovo
Le tecnologie applicate in CoMan sono essenziali per lo studio di esoscheletri e protesi attive, come iCub – l’umanoide cognitivo diventato la piattaforma più diffusa al mondo grazia alla sua natura completamente open source, con la funzione di poter diventare un vero e proprio assistente robotico. Dotato di vista, udito, pelle tattile e capacità di linguaggio, iCub ha un’intelligenza artificiale che gli permette di imparare ogni giorno qualcosa di nuovo.
L’impatto innovativo della robotica genererà profonde modifiche nella tecnologia, interessando diversi settori dell’economia, con un’ovvia ricaduta sulle future produzioni industriali ed economiche globali: una straordinaria opportunità sociale ed economico-industriale, dunque. Il contributo tecnologico della robotica sarà quello di far crescere in maniera sinergica tecnologie che di solito non comunicano fra di loro – nanotecnologie, meccatronica, neuroscienze, scienze della vita e cognitive – per progettare da zero macchine bioispirate che possano aiutarci in un futuro prossimo venturo.