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- ELETTRONICA OGGI 441 - NOVEMBRE/DICEMBRE 2014
TECH INSIGHT
MICROROBOT
Microrobot,
rivoluzione a tutto campo
P
ossono essere sistemi miniaturizzati di pochi centimetri,
oggetti con dimensioni nell’ordine dei micrometri, o dei
nanometri, ma in tutti i casi oggi i microrobot rappresentano
un’evoluzione decisamente importante per il più ampio mon-
do della robotica e dei sistemi embedded. Le tecniche, i pro-
cessi per la loro ingegnerizzazione – ad esempio le tecniche
di microfabbricazione – stanno facendo notevoli progressi, e
promettono lo sviluppo di sistemi con la potenzialità di tra-
sformare radicalmente i tradizionali sistemi di produzione di
materiali e prodotti, o le classiche metodologie chirurgiche e
farmacologiche. Ma i vantaggi che sono in grado di portare
si estendono in una molteplicità di altri settori.
Le sfide, scientifiche e ingegneristiche, certo non mancano.
Nel caso della realizzazione di microrobot con dimensioni
micrometriche, o addirittura nanometriche (ad esempio i
‘bacteriobot’ basati sulla realizzazione di batteri ‘artificiali’,
geneticamente modificati), in grado di ‘nuotare’ e spostarsi
nei fluidi biologici, occorre anche fare i conti con le leggi del-
la microfluidica (basso numero di Reynolds, con effetti iner-
ziali irrilevanti; forze di van der Waals, forze elettrostatiche,
interazioni chimiche e così via). I microrobot di questi ordini
di grandezza hanno infatti la particolarità di muoversi in am-
bienti fluidi sostanzialmente privi di inerzia, dove a predo-
minare è l’attrito viscoso, a differenza dei classici comporta-
menti fisici dei robot convenzionali, costruiti su macroscala.
Un’altra ardua sfida tecnologica deriva dall’opportunità di
configurare e coordinare i microrobot per farli operare in-
sieme, in parallelo, sotto forma di ‘sciami’ o gruppi: l’obietti-
vo è arrivare a fornire funzionalità più evolute, ed eseguire
operazioni fino a poco tempo fa considerate impraticabili,
per raggiungere ritmi di lavoro e velocità che puntano a ri-
voluzionare gli odierni standard di produttività nel mondo
del manufacturing. I compiti che uno sciame di microrobot
può svolgere sono davvero svariati: non solo assemblaggio
di materiali e costruzione di oggetti, ma anche applicazioni
che possono spaziare dal monitoraggio ambientale, alle ope-
razioni di ricerca e recupero; alle terapie medicali in vivo,
come la somministrazione di farmaci nel corpo del paziente
o le tecniche di micromanipolazione.
Le attività di ricerca e sviluppo sugli sciami di microrobot
sono in corso da anni. Un esempio è il
progetto I-SWARM
(Intelligent Small World Autonomous Robots for Micro-mani-
pulation), finanziato dalla Commissione europea e concluso
nel 2007, con la partecipazione di importanti università del
Vecchio continente, fra cui, per il nostro Paese, la Scuola Su-
periore Sant’Anna. Tale progetto ha avuto l’obiettivo di stu-
diare il comportamento degli sciami di formiche, per poi arri-
vare a simularne l’operatività, tramite la creazione di piccoli
gruppi di microrobot in grado di eseguire alcune funzioni
a livello di percezione, manipolazione e capacità di coope-
razione. Un progetto che ha richiesto il lavoro congiunto di
esperti di diverse discipline: dallo studio dell’intelligenza ar-
Giorgio Fusari
Dagli sciami di automi che trasformano la
produzione di materiali e prodotti, ai dispositivi
in grado di navigare nei vasi sanguigni, per
applicazioni in medicina e chirurgia
Fig. 1 – Un fotogramma video di SRI International mostra il funziona-
mento di uno sciame di microrobot