Tecnologie Scienza

Il robot con pelle artificiale nasce nei laboratori di Genova

di Luca VaglioCronologia articolo6 agosto 2010

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Questo articolo è stato pubblicato il 06 agosto 2010 alle ore 15:26.

Un robot capace di riconoscere al tatto la differenza, di peso e di superficie, che passa tra un uovo e una palla da biliardo e di usare una forza diversa per prendere l'uno o l'altro oggetto. E, oltre a questo, in grado di avvertire sia un lieve sfioramento sia una pressione di alcuni chilogrammi. Sono gli ultimi traguardi raggiunti dai ricercatori dell'Istituto Italiano di Tecnologia di Genova (IIT). E' stato completato lo sviluppo di una pelle artificiale che permette a iCub, il piccolo robot androide presentato nel 2009 dall'IIT, di avere una sensibilità tattile evoluta e di acquisire informazioni preziose toccando gli oggetti, proprio come fanno gli uomini.

"Il tatto tra i cinque sensi ha una funzione importantissima. Spostandoci nell'ambito della robotica, va da sé che distinguere tra le diverse superfici e saper apprendere grazie a questa abilità contribuisca in modo decisivo a determinare l'Intelligenza Artificiale di una macchina", spiega il professor Roberto Cingolani, direttore scientifico dell'IIT. Più in generale, questi studi hanno "l'obiettivo di sviluppare una tecnologia della cognizione, ossia fornire agli strumenti meccanici con i quali lavoriamo o giochiamo alcune attitudini di apprendimento tipiche degli esseri umani e del loro modo di interagire con l'ambiente circostante", precisa il professor Giulio Sandini, direttore del dipartimento Robotics, Brain and Cognitive Sciences dell'IIT.

Polpastrelli di silicone con all'interno sensori nanometrici
"Abbiamo applicato sulle dita della mano di iCub polpastrelli di silicone - continua Cingolani – al cui interno vi sono micro-sensori, Mems (Micro Electro-Mechanical Systems), che incorporano nano-strutture ad alta sensibilità, capaci di reagire a sollecitazioni provenienti dall'esterno e di inviare, sotto forma di impulsi elettrici, informazioni al software che controlla il robot. Perchè iCub abbia una mano simile a quella umana servono strumenti capaci sia di avvertire un lieve sfioramento o di stimare la consistenza di una piuma sia di percepire impulsi più forti, di quantificare e reggere la pressione esercitata da una barra di ferro o da altri oggetti pesanti. Per ognuna di queste attività serve un sensore specifico con una taratura ad hoc". Al momento, i Mems sono fatti con ceramiche speciali, ma sono disponibili anche soluzioni realizzate con materiali plastici (più flessibili) e composti a base di nitruro di alluminio (costosi ma dalle elevate prestazioni).

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Le frontiere della ricerca: interazione tra chip e neuroni. Le protesi del futuro
I ricercatori dell'IIT stanno lavorando anche su un altro fronte: l'interazione tra gli impulsi elettrici emessi dai chip di iCub e il sistema nervoso. "Si tratta di un'operazione complessa – sottolinea Cingolani – perché mentre all'interno del robot, come avviene in qualunque computer, le informazioni vengono scambiate tramite gli elettroni attraverso fili di rame, nell'uomo invece il processo avviene grazie a particelle molto più grandi, gli ioni che passano attraverso l'acqua corporea. Inoltre, il corpo umano è molto più efficiente. Mangiare un po' di cioccolato ci garantisce diverse ore di autonomia, mentre con la medesima quantità di energia un calcolatore funzionerebbe al massimo per due minuti".

Tuttavia, gli esperimenti condotti in questa direzione hanno già dato i primi esiti. Il professor Guglielmo Lanzani del polo IIT presso il Politecnico di Milano ha dimostrato che gli impulsi elettrici emessi da una retina artificiale possono comunicarsi a una coltura di cellule neuronali. Parallelamente, il professor Fabio Benfenati, direttore del dipartimento Neurosciences and Brain Technologies dell'IIT, ha rilevato che l'attività di una rete di neuroni vivi viene registrata da un circuito elettronico. "Questi studi sono ancora a uno stato embrionale, ma è significativo aver accertato che uno strumento elettronico può dialogare con un sistema biologico. Qualora si sviluppassero forme più avanzate di interazione neurone-chip sarebbe possibile pensare a protesi attive di braccia o gambe, in grado di mandare impulsi al cervello e di riceverne", evidenzia Cingolani.

Altre possibili applicazioni di iCub
L'evoluzione raggiunta da iCub, che oggi può svolgere diversi milioni di operazioni al secondo, si presta già a numerose applicazioni pratiche e permetterebbe, con opportuni adattamenti, di creare robot specializzati idonei a svolgere mansioni specifiche, come, ad esempio, pulire le cisterna di una nave che trasporta sostanze tossiche oppure effettuare assemblaggi ad altissima precisione, sostituendo o integrando il lavoro dell'uomo. "iCub per noi dell'IIT è la piattaforma, e se vogliamo l'occasione, per realizzare tecnologie che riproducono il funzionamento del nostro corpo. In seguito, ogni soluzione, presa singolarmente, potrà essere trasferita sulle macchine che vengono usate nei settori dell'industria, della medicina o nella vita di tutti i giorni", conclude Cingolani.

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