Nella storia della robotica, la miniaturizzazione è stata a lungo una delle sfide più difficili. Se negli ultimi decenni l’elettronica ha conosciuto una drastica riduzione delle dimensioni, lo stesso non si può dire per i robot autonomi, che non sono riusciti a scendere sotto la soglia di un millimetro. Questo è dovuto in parte alla complessità nel fabbricare braccia e gambe in miniatura, ma soprattutto al fatto che le leggi della fisica cambiano radicalmente su scala microscopica, dove al posto di gravità e inerzia diventano preponderanti resistenza e viscosità.
Un gruppo di ricercatori statunitensi ha però presentato uno studio che supera un limite che resisteva da quasi quarant’anni. Un team congiunto dell’università della Pennsylvania e dell’università del Michigan ha sviluppato un nuovo robot dalle dimensioni di appena 200 × 300 × 50 micrometri, più piccolo di un granello di sale e ciononostante in grado di percepire l’ambiente circostante, prendere decisioni in autonomia e nuotare.
La macchina non dipende in alcun modo da fili, campi magnetici o altri sistemi di controllo esterni, ma opera in completa autonomia. E il tutto a un costo di produzione estremamente basso.
“Abbiamo reso i robot autonomi diecimila volte più piccoli”, spiega Mark Miskin, professore associato all’università della Pennsylvania e specialista in ingegneria dei sistemi elettrici. “È un risultato che apre la strada a una scala del tutto nuova per questo tipo di robot”.
Un nuovo approccio alla robotica
Il sistema di propulsione sviluppato dal team di Miskin ribalta le convenzioni tradizionali della robotica. Pesci e grandi organismi acquatici si muovono sulla base della terza legge di Newton: spostando l’acqua all’indietro, ricevono una spinta che li fa avanzare. Ma muovere l’acqua su scala microscopica è come spingere il catrame, perché la viscosità diventa una forza dominante contro cui braccia o appendici minute non possono competere.
Per questo, i ricercatori hanno adottato un approccio del tutto inedito. Il nuovo robot non nuota muovendo parti del proprio corpo, ma genera un campo elettrico che spinge delicatamente le particelle cariche presenti nel liquido circostante. Muovendo queste particelle, le molecole d’acqua nei pressi vengono trascinate, dando origine a correnti nel fluido attorno al dispositivo, un fenomeno che viene poi sfruttato per il movimento. In altre parole, si può dire che non è il robot a spostarsi, bensì lo specchio d’acqua in cui si trova.
Com’è fatto il robot più piccolo di sempre
La macchina è alimentata da luci a led e in un secondo può percorrere una distanza massima pari alla lunghezza del proprio corpo. Regolando il campo elettrico, inoltre, è possibile modificarne la direzione, permettendogli di seguire percorsi complessi o di muoversi in gruppo, come un banco di pesci.
