I ricercatori della Hanyang University di Seoul, Corea del Sud, hanno compiuto un importante passo avanti nello sviluppo della robotica miniaturizzata con i loro microrobot magnetici. Questi robot, ispirati al comportamento collaborativo delle formiche, lavorano insieme per superare ostacoli, trasportare carichi pesanti e affrontare compiti impossibili per i singoli dispositivi. I risultati dello studio, pubblicati sulla rivista Device, aprono nuove prospettive per applicazioni mediche, ingegneristiche e logistiche.

Microrobot ispirati alla natura: come funzionano e cosa li rende unici

Il concetto di robotica di sciame trae ispirazione dalla natura, in particolare dai comportamenti collettivi di insetti come le formiche. Questi microrobot magnetici sono progettati per lavorare insieme in modo coordinato, superando i limiti dei singoli dispositivi.

Ogni robot misura circa 600 micrometri di altezza ed è costruito con una struttura in resina epossidica arricchita da particelle magnetiche di neodimio-ferro-boro (NdFeB), che consentono loro di rispondere a campi magnetici esterni. Grazie a un sistema di magneti rotanti, i robot si assemblano in configurazioni diverse, adattandosi a compiti specifici.

Una delle caratteristiche distintive di questi robot è il loro design cubico, che consente un contatto magnetico più forte rispetto ai modelli sferici utilizzati in precedenti studi. Questo migliora l’efficienza e la capacità di collaborare come un’unità coesa.

Prestazioni straordinarie in diversi ambienti

Gli esperimenti hanno dimostrato la capacità dei microrobot di affrontare una vasta gamma di compiti, tra cui:

• Superamento di ostacoli: Gli sciami con configurazioni a elevato rapporto d’aspetto possono scalare ostacoli alti fino a cinque volte la loro altezza. In alcuni test, i robot hanno persino dimostrato di poter “lanciarsi” uno alla volta oltre barriere significative.
• Trasporto su acqua: Un grande sciame di 1.000 microrobot ha formato una zattera galleggiante in grado di trasportare una pillola 2.000 volte più pesante di ciascun robot individualmente, navigando su un liquido senza difficoltà.
• Movimenti su terraferma: Gli sciami hanno trasportato carichi 350 volte più pesanti del peso di un singolo robot, dimostrando un’efficacia sorprendente nella gestione del peso.
• Rimozione di ostruzioni: I robot hanno simulato con successo la rimozione di blocchi in tubi progettati per imitare vasi sanguigni ostruiti, suggerendo un futuro utilizzo nella medicina minimamente invasiva.
• Manipolazione biologica: Attraverso movimenti rotazionali e orbitali, gli sciami sono stati in grado di dirigere organismi viventi, un’applicazione potenziale per la biologia sperimentale.

Produzione su larga scala e sfide future

Un aspetto cruciale del progetto è stato lo sviluppo di un metodo di produzione economico e replicabile, basato sulla tecnologia di stampo replica in loco. Questo approccio garantisce che ogni microrobot abbia una geometria uniforme e proprietà magnetiche coerenti, essenziali per prestazioni affidabili in applicazioni pratiche.

Tuttavia, ci sono ancora sfide da affrontare. Attualmente, i microrobot richiedono un controllo magnetico esterno, limitandone l’autonomia. La navigazione in ambienti complessi, come arterie umane, resta problematica. Il prossimo passo per il team di ricerca sarà aumentare l’autonomia dei robot attraverso sistemi di controllo in tempo reale e feedback, permettendo loro di prendere decisioni adattive durante l’esecuzione dei compiti.

Verso applicazioni pratiche in medicina e ingegneria

Le potenziali applicazioni dei microrobot magnetici sono vaste e rivoluzionarie. In medicina, potrebbero essere utilizzati per trattamenti minimamente invasivi, come la rimozione di coaguli di sangue o il rilascio mirato di farmaci in aree difficili da raggiungere. Nel settore ingegneristico, gli sciami potrebbero essere impiegati per riparazioni in spazi angusti o per la manipolazione di materiali delicati.

Un aspetto particolarmente promettente è la loro resilienza: anche se alcuni membri dello sciame falliscono nel completare un compito, il resto continua a lavorare fino a raggiungere l’obiettivo. Questa caratteristica li rende ideali per operare in ambienti estremi o in situazioni dove l’affidabilità è cruciale.

I microrobot magnetici sviluppati dalla Hanyang University rappresentano un’importante pietra miliare nella robotica. La loro capacità di collaborare come uno sciame, ispirata alla natura, unita a prestazioni straordinarie, apre nuove possibilità in ambiti che vanno dalla medicina alla logistica. Con ulteriori sviluppi nell’autonomia e nel controllo, questi robot potrebbero trasformare il modo in cui affrontiamo le sfide tecnologiche più complesse.