RICERCA ITALIANA     

• Macro-robot, mini-robot, micro-robot, nano-robot: quattro livelli di dimensione dei robot. È possibile indicarne i limiti?
  
• A cosa possono servire i mini-robot?
  
• Esistono applicazioni già in uso?
  
• Quali sono le difficoltà principali nella progettazione di un mini-robot?
  
• Come si progetta un minirobot?
  
• Può aiutare la simulazione al computer?
  
• Quali sono i componenti principali di un mini-robot?
  
• E’ vero che in Italia esistono esperti particolarmente competenti in robotica, riconosciuti a livello internazionale?
  
• Con i robot si fanno anche campionati di calcio. Solo un divertimento o un mezzo per sperimentare nuove tecnologie?
  
• Quale è il sogno più attuale per i progettisti di mini-robot?
  

Macro-robot, mini-robot, micro-robot, nano-robot: quattro livelli di dimensione dei robot. È possibile indicarne i limiti?

Una classificazione standard dei robot in base alle loro dimesioni ancora non esiste e forse non è nemeno opportuna.
Generalmente si preferisce far riferimento alle dimensioni del loro spazio operativo oppure alla accuratezza delle relative operazioni, che sono parametri di maggior interesse tecnologico.
Con questo criterio è possibile definire le 4 categorie precedenti in questo modo:

• macro robot: sono caratterizzati da uno spazio operativo con dimensioni lineari dell’ordine del metro o poco meno; le ripetibilità ottenibili sono solitamente di 0,01-0,1 mm mentre le relative accuratezze sono più grossolane di un ordine di grandezza;

• mini-robot: agiscono in un campo di intervento di circa 10 cm con un’accuratezza di qualche micron o decina di micron;

• micro-robot: muovono oggetti nel raggio di 10 mm con un’accuratezza superiore al micron;

• nano-robot: hanno uno spazio di lavoro di circa un decimo di millimetro o meno con un’accuratezza dell’ordine del nm (nano-metro = un milionesimo di millimetro);

A cosa possono servire i mini-robot?

I mini- e micro-robot trovano diverse applicazioni a partire dall’ambito biomedicale fino a quello spaziale il cui denominatore comune è offrire all’uomo la possibilità di operare in ambienti preclusi alle proprie mani o perché troppo piccoli o perché pericolosi per la sua vita.

Esistono applicazioni già in uso?

In ambito industriale sono già operative molte stazioni di assemblaggio miniaturizzate, basate dull’uso di micro-manipolatori, per la produzione di componenti per prodotti di elettronica di consumo (es. cellulari, PC, ecc.) o per l’allineamento ed il cablaggio di fibre ottiche. In campo medico si possono citare le applicazioni MIS (minimally invasive surgery), una tecnica di intervento chirurgico volta a minimizzare i danni al paziente e basata sull’uso di sonde e dispositivi che richiedono un livello di miniaturizzazione crescente.

Quali sono le difficoltà principali nella progettazione di un mini-robot?

I progettisti industriali sono soliti integrare in una macchina componenti commerciali con pezzi prodotti su disegno tramite tecniche tradizionali. Diminuendo la scala del manufatto diventa più difficile appoggiarsi a soluzioni commerciali già disponibili; inoltre le parti da produrre a progetto sono spesso realizzate in materiali e tramite tecniche di lavorazione ancora poco conosciuti.

Come si progetta un minirobot?

La fase iniziale, di scelta del concetto (sintesi di tipo), deve già tener conto dei vincoli realizzativi imposti dalla scala dimensionale. Successivamente vengono determinate le dimensioni dei componenti (sintesi dimensionale) solitamente cercando di ottimizzare lo sfruttamento del materiale e vengono scelti gli attuatori. Le singole parti vengono sempre verificate dal punto di vista statico (e se necesario dinamico) tramite strumenti agli elementi finiti per garantire la durata richiesta sotto i cicli di carico previsti. Infine si realizza un prototipo per verificare le prestazioni attese.

Può aiutare la simulazione al computer?

È fondamentale disporre di strumenti di ausilio alla progettazione o di veri e propri ambienti di prototipazione virtuale in quanto gli aspetti più importanti della progettazione di tali macchine (prestazioni cinematiche, comportamento statico, problemi strutturali) si presentano in questo caso accoppiati e risultano pertanto di più difficile studio.

Quali sono i componenti principali di un mini-robot?

Gli attuatori sono basati su tecnologie diverse dai convenzionali motori e le loro caratteristiche influenzano pesantemente le prestazioni di tutta la macchina. Non è solitamente possibile utilizzare parti separate connesse dai soliti organi di collegamento o trasmissione: pertanto i giunti flessibili sono tecnologia fondamentale a queata scala di realizzazione. Inoltre assumono un ruolo determinante i materiali utilizzati (ad es. materiali intelligenti).

E’ vero che in Italia esistono esperti particolarmente competenti in robotica, riconosciuti a livello internazionale?

Indubbiamente l’Italia è all’avanguardia nella ricerca così come lo è nelle applicazioni industriali: si pensi che la rete di eccellenza Euron (EUropean RObotics Network), stabilita dalla Commissione Europea per mettere in rete i più importanti centri di ricerca europei sulla robotica, conta 38 centri di eccellenza italiani su 210 membri totali di 28 paesi diversi.

Con i robot si fanno anche campionati di calcio. Solo un divertimento o un mezzo per sperimentare nuove tecnologie?

Sono sicuramente una palestra importante per il confronto e lo sviluppo di nuove tecnologie: basti pensare che la sfida di RoboCup è realizzare entro il 2050 una squadra di calcio di robot umanoidi in grado di battere i campioni del mondo in carica. Poi è evidente che un po’ di divertimento non guasta…

Quale è il sogno più attuale per i progettisti di mini-robot?

Nel 1966 Isaac Asimov prospettò una “visione” entusiasmante nel famoso romanzo Viaggio allucinante: la costruzione di micro robot in grado di viaggiare nel corpo umano per aumentare drasticamente le opportunità della diagnostica e della terapia. Forse oggi siamo vicini alla realizzazione di questa intuizione, con un impatto enorme sulla qualità della vita dell’intera comunità umana.