I ricercatori dell’Empa stanno studiando il potenziale dei sensori basati sulla ceramica per dare a robot e protesi un senso del tatto paragonabile a quello della pelle umana.
La ceramica ha capacità insospettate. Al punto che questo materiale potrebbe dare ai robot il senso del tatto. Questo è l’obiettivo del ricercatore Frank Clemens e del suo team nel laboratorio di ceramica ad alte prestazioni dell’Empa. Il comunicato stampa dell’istituto di ricerca sottolinea che tali sensori “sentono”, tra le altre cose, la temperatura, l’espansione, la pressione o l’umidità.
La ceramica di cui stiamo parlando non è del tutto simile alla terracotta o alla porcellana. Il termine in realtà si riferisce a un materiale inorganico e non metallico ottenuto da un assemblaggio di particelle sciolte in un processo noto come sinterizzazione ad alta temperatura. La composizione della ceramica può variare, incorporando niobato di potassio, niobato di sodio, ossido di zinco e persino particelle di carbonio. Per renderli sensori flessibili, i ricercatori li integrano nella plastica estensibile.
Una sfida importante è stata quella di creare sensori che reagiscano in modo selettivo, ad esempio solo alla pressione o alla temperatura. Questa selettività è ottenuta grazie ad algoritmi di intelligenza artificiale, sviluppati in collaborazione con l’Università di Cambridge. Questi modelli, addestrati su 4.500 misurazioni, simulano il modo in cui il cervello umano interpreta i segnali nervosi provenienti dalla pelle.
Molteplici applicazioni: dalle protesi ai robot bioibridi
Questi sensori sono stati integrati in protesi e pelle artificiale in grado di rispondere al tatto e al calore. E i progressi non finiscono qui: in collaborazione con i ricercatori dell’ETH di Zurigo e dell’Università di Tokyo, il team ha sviluppato un robot bioibrido che combina sensori ceramici e muscoli artificiali biocompatibili. Questo lavoro è stato pubblicato sulla rivista specializzata “Advanced Intelligent Systems”.
Utilizzando le proprietà specifiche delle cellule muscolari, come quelle dei muscoli scheletrici o cardiaci, per generare forze, questo progetto di ricerca mira a creare bioattuatori in grado di sovraperformare i materiali sintetici. A differenza di questi ultimi, i muscoli offrono qualità uniche: flessibilità, capacità di adattamento, di autoripararsi o anche di individuare l’ambiente circostante. Tale tecnologia potrebbe non solo ispirare impianti medici e dispositivi bioelettronici, ma anche conferire ai robot bioibridi una certa autonomia decisionale.
Da notare che i robot dalla struttura versatile e dai software avanzati sono tra i trend evidenziati da Gartner nella sua “Top 10 Strategic Technology Trends for 2025”.
