Un pesce robot a bobina progettato dagli scienziati dell’Università di Bristol potrebbe rendere più accessibile l’esplorazione subacquea.
Il pesce robot è stato dotato di un polimero attorcigliato e arrotolato (TCP) per farlo avanzare, un dispositivo leggero a basso costo che si basa sul cambiamento di temperatura per generare movimento, che ne limita anche la velocità.
Un TCP funziona contraendosi come i muscoli quando viene riscaldato, convertendo l’energia in movimento meccanico. Il TCP utilizzato in questo lavoro è riscaldato dal riscaldamento Joule: il passaggio di corrente attraverso un conduttore elettrico produce energia termica e riscalda il conduttore. Riducendo al minimo la distanza tra il TCP su un lato del pesce robot e la molla sull’altro, questo attiva la pinna nella parte posteriore, consentendo al pesce robot di raggiungere nuove velocità. Il battito ondulatorio della sua pinna posteriore è stato misurato a una frequenza di 2 Hz, due onde al secondo. La frequenza della corrente elettrica è la stessa della frequenza del lembo di coda.
I risultati, pubblicati alla 6a IEEE-RAS International Conference on Soft Robotics (RoboSoft 2023), forniscono un nuovo percorso per aumentare la frequenza di attuazione – l’azione di far funzionare una macchina o un dispositivo – dei TCP attraverso la progettazione termomeccanica e mostra la possibilità di utilizzare TCP ad alta frequenza in ambienti acquosi.
L’autore principale Tsam Lung You del Dipartimento di ingegneria matematica di Bristol ha dichiarato: “L’attuatore a polimero ritorto e arrotolato (TCP) è un nuovo attuatore promettente, che mostra proprietà interessanti di leggerezza, alta densità di energia a basso costo e semplice processo di fabbricazione.
“Possono essere realizzati con materiali molto facilmente valutabili come una lenza da pesca e si contraggono e forniscono un’attuazione lineare quando riscaldati. Tuttavia, a causa del tempo necessario per la dissipazione del calore durante la fase di rilassamento, questo li rende lenti”.
Ottimizzando il design strutturale della coppia muscolare antagonista TCP-molla e avvicinando i loro punti di ancoraggio, ha permesso alla pinna posteriore di oscillare con un angolo maggiore per la stessa quantità di attivazione TCP.
Sebbene ciò richieda una forza maggiore, il TCP è un forte attuatore con un’elevata densità di energia di lavoro ed è ancora in grado di azionare la pinna.
Fino ad ora, i TCP sono stati utilizzati principalmente per applicazioni come dispositivi indossabili e mani robotiche. Questo lavoro apre più aree di applicazione in cui è possibile utilizzare il TCP, come i robot marini per l’esplorazione e il monitoraggio sottomarini.
Tsam Lung You ha aggiunto: “Il nostro pesce robotico ha nuotato alla frequenza di attuazione più veloce trovata in una vera applicazione TCP e anche alla più alta velocità di locomozione di un’applicazione TCP finora.
“Questo è davvero entusiasmante in quanto apre maggiori opportunità di applicazione TCP in diverse aree”.
Il team ha ora in programma di espandere la scala e sviluppare un robot con pinna a nastro TCP ispirato al pesce coltello in grado di nuotare agilmente nell’acqua.
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