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Tutorial MAGGIO 2023 AUTOMAZIONE OGGI 446 | 123 Fonte: foto Institute of Robotics and Mechatronics Un sistema robotico soft è composto da molte- plici sottosistemi con differenti funzioni; il soft robot è tra questi il sottosistema meccanico che agisce sull’ambiente esterno. Flessibilità e cedevolezza sono considerati gli ingredienti principali per l’ottenimento dell’EI, per cui i soft robot presentano elementi flessibili in grado di immagazzinare e rilasciare energia elastica. Essi si dividono in due categorie: i soft robot continui, ispirati al mondo degli invertebrati come molluschi ed anellidi, e i soft robot ar- ticolati, ispirati ai vertebrati come mammiferi e uccelli. Nei primi l’elasticità è uniformemente distri- buita, mentre nei secondi è concentrata solo in alcuni punti. I soft robot continui sono co- struiti con materiali altamente flessibili, tra cui elastomeri, gel e tessuti sintetici, che imitano i tessuti biologici. Le gomme siliconiche ven- gono spesso utilizzate per i bassi costi, per le proprietà fisiche e meccaniche, e per la rela- tiva semplicità di lavorazione. Alcune di esse possono essere lavorate da stampanti 3D, automatizzando la fabbricazione del robot. I robot articolati, invece, sono fatti di leghe me- talliche, come quelli rigidi, e la flessibilità viene introdotta tramite unità elastiche, come molle a compressione o a torsione. Il sottosistema di attuazione è responsabile del movimento del robot, tuttavia, a differenza dei sistemi rigidi, spesso non esiste una differenza marcata tra meccanica e attuazione. Infatti, quest’ultima può essere una parte strutturale del robot. Un movimento fluido Nei robot articolati gli elementi elastici funzio- nano come mezzo di trasmissione tra servo- motore e braccio, creando un accoppiamento elastico che conferisce al sistema una risposta cedevole in caso di contatto con corpi esterni. Una configurazione frequente degli elementi elastici è quella agonista-antagonista, che consente di realizzare attuatori a rigidezza va- riabile. I soft robot continui hanno corpi inte- ramente deformabili e, perciò, richiedono forze attuative di natura distribuita. Gli attuatori fluidici vengono impiegati quando è richiesta un’alta densità energetica, per esempio per il contenimento dei pesi, la resistenza a trazione e compressione, e l’o- peratività in ambienti estremi. I fluidi com- primibili, espandendosi, consentono anche di aumentare la superficie di contatto tra il robot e l’ambiente, semplificando alcuni com- piti come la presa di oggetti. I principali svan- taggi sono nella risposta dinamica, influenzata dalla temperatura del fluido, nella difficoltà di miniaturizzazione e di modellazione per il controllo, e nella bassa efficienza energetica. Un’alternativa è rappresentata dagli attuatori basati su materiali intelligenti, come elasto- meri dielettrici e leghe, o polimeri a memoria di forma. Questi sono in grado di rispondere a stimoli esterni di diversa natura, come va- riazioni di temperatura, di umidità, di luce o potenziali elettrici e magnetici. I tendini artifi- ciali, realizzati con leghe metalliche deforma- bili, sono preferiti agli attuatori fluidici quando è richiesta una maggiore precisione, perché possono essere controllati in modo accurato a livelli desiderati di tensione e hanno dinamica trascurabile. Inoltre, sono leggeri ed efficienti e impattano poco sulla morbidezza del robot. Rappresentazione schematica di un sistema robotico soft Pianificazione Controllo Attuazione Soft Robot Sensori Un soft robot articolato antropomorfo (Per gentile concessione dell’Istituto di Robotica e Meccatronica, DLR)