Mano robotica, il futuro è qui

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Realizzare una pelle artificiale capace di garantire sensibilità a chi indossa una mano robotica  e di trasmettere al cervello le caratteristiche di resistenza degli oggetti; questo è l’obiettivo raggiunto da un gruppo di ricercatori della Stanford University, che hanno presentato i risultati del loro lavoro in un articolo pubblicato su Science.

Il “core” del sistema è costituito da una rete di sensori realizzati con circuiti flessibili progettati per trasmettere segnali al sistema nervoso; la conferma della riuscita del progetto è arrivata attraverso una sperimentazione in vitro che ha coinvolto dei topi, nei quali si è riuscito a trasmettere il segnale nervoso dal dispositivo fino al cervello dell’animale.

La principale ambizione del nuovo dispositivo messo a punto negli Stati Uniti è quella di permettere alle persone costrette all’uso delle protesi di migliorare la fase di contatto con gli oggetti, convertendo in segnali la pressione statica, ovvero la risposta dell’oggetto che ci consente di percepire il fatto che lo stiamo tenendo in mano.

I sensori che rendono possibile questa importantissima innovazione sono realizzati in nanotubi di carbonio, modificati per formare delle strutture piramidali, seguendo le intuizioni scaturite dalle ricerche del gruppo guidato da Benjamin C.-K. Tee e Zhenan Bao.

Altro componente cardine della mano artificiale è l’oscillatore, dispositivo capace di riprodurre segnali elettrici calibrati sull’intensità della pressione percepita dai sensori; tanto maggiore sarà questa pressione, tanto più il flusso di impulsi da questo generati sarà intenso, laddove ovviamente lo stesso flusso cesserà al calare della pressione.

Lo sviluppo dei neuroni per sfruttare la mano artificiale

La ricerca ha visto una forte interazione tra ingegneria e biologia; in questo secondo ambito, i ricercatori si sono concentrati su modifiche optogenetiche dei neuroni.

La modifica genetica dei neuroni è fondamentale per l'utilizzo della mano artificiale
La modifica genetica dei neuroni è fondamentale per l’utilizzo della mano artificiale

Queste consistono in una modifica genetica degli stessi neuroni operata al fine di inserire una proteina sensibile alle frequenze luminose e permettere l’attivazione delle cellule all’arrivo di un raggio di luce con le giuste caratteristiche in frequenza.

Abbiamo ancora molto lavoro da fare per passare da questa fase sperimentale alle applicazioni pratiche. Ma dopo molti anni di impegno vedo chiaramente il percorso da seguire” spiega Zhehan Bao.

Il futuro, sempre secondo il coordinatore del gruppo di ricerca, non è solo nella sensibilità alla forza, ma anche e soprattutto nella ricerca della capacità di percepire la temperatura, per avvicinare definitivamente le prestazioni della mano robotica a quelle della mano umana.

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