Un robot dal volto carnoso e capace di sorridere in modo simile agli esseri umani. I ricercatori dell’Università di Tokyo hanno pubblicato i risultati di un metodo per applicare pelle artificiale ai volti dei robot, proteggendo così la macchina e imitando l’espressività umana. Gli ingegneri giapponesi stanno cercando di far imitare ai robot una delle espressioni più tipicamente umane: il sorriso. Hanno creato una maschera facciale a partire da cellule della pelle umana e l’hanno attaccata ai robot con una tecnica innovativa che nasconde il legame ed è sufficientemente flessibile da trasformarsi in una smorfia o in un sorriso morbido.
L’effetto può apparire ancora inquietante… Tuttavia, gli scienziati affermano che i prototipi aprono la strada a robot più sofisticati, con uno strato esterno sia elastico che durevole abbastanza da proteggere la macchina rendendola al contempo più umana.
Una pelle artificiale capace di auto-riparare i danni
Oltre all’espressività, l'”equivalente della pelle”, come lo chiamano i ricercatori, realizzata in laboratorio con cellule della pelle viventi, può cicatrizzare e bruciarsi e anche auto-ripararsi, secondo uno studio pubblicato il 25 giugno 2024 sulla rivista Cell Reports Physical Science. “Volti ed espressioni simili a quelli umani migliorano la comunicazione e l’empatia nelle interazioni uomo-robot, rendendo i robot più efficaci nei ruoli di assistenza sanitaria, servizio e compagnia,” ha dichiarato Shoji Takeuchi, professore all’Università di Tokyo e principale ricercatore dello studio.
Per decenni gli ingegneri robotici hanno sperimentato materiali nella speranza di trovare qualcosa che potesse sia proteggere la complessa meccanica del robot sia essere abbastanza morbido e leggero per una vasta gamma di utilizzi. Se la superficie di un robot viene ammaccata o graffiata può portare a malfunzionamenti della macchina; quindi la capacità di auto-ripararsi è stata definita dai ricercatori nel documento come una “caratteristica critica” per i robot umanoidi.
Il nuovo metodo per attaccare la pelle avanza il campo nascente della robotica “bioibrida”, che integra ingegneria meccanica con ingegneria genetica e tissutale, ha detto Kevin Lynch, direttore del Centro per la Robotica e Biosistemi presso la Northwestern University.
“Questo studio è un contributo innovativo al problema dell’ancoraggio della pelle artificiale al materiale sottostante,” ha detto il professor Lynch aggiungendo che “la pelle vivente potrebbe aiutarci a raggiungere il sacro graal delle pelli auto-riparanti nei robot bioibridi.” Ha aggiunto che lo studio non affronta come la pelle dei robot si auto-riparerà senza supporto esterno. Per tali robot le sfide materiali si estendono alla verosimiglianza: trovare modi per dotare le macchine delle caratteristiche che le fanno apparire e comportarsi più come esseri umani, come ad esempio la capacità di sorridere.
Come è fatta la pelle artificiale per il viso dei robot
Gli scienziati tra cui il professor Takeuchi e i suoi colleghi dell’Università di Tokyo lavorano da anni con pelle umana creata in laboratorio. Nel 2022 il team ha sviluppato un dito robotico coperto da pelle vivente permettendo al dito meccanico di piegarsi come quello umano dandogli tattilità sufficiente per potenzialmente svolgere compiti più precisi. Il team del professor Takeuchi aveva provato ad ancorare la pelle con mini-ganci ma questi causavano strappi quando il robot si muoveva. Così hanno deciso di imitare i legamenti: minuscole corde tessutali sciolte che collegano le ossa. I membri del team hanno praticato piccoli fori a forma di V nel robot e applicato un gel contenente collagene che ha riempito i fori ancorando così saldamente la pelle artificiale al corpo del robot.
“Questo approccio integra tradizionali rigidi robot con pelli biologiche morbide rendendoli più ‘umani’,” ha detto Yifan Wang assistente professore presso scuola d’ingegneria meccanica e aerospaziale alla Nanyang Technological University a Singapore specializzato nella ricerca sui “soft robot” ispirati alle creature biologiche. L’attacco cutaneo offre inoltre al bioibrido potenziale sensoriale avvicinando ulteriormente scienza alla fantasia fantascientifica.
“Ciò potrebbe creare opportunità affinché il robot percepisca e interagisca sicuramente con gli esseri umani,” ha detto Wang. I volti dei robot collaudati nel laboratorio del professor Takeuchi non possiedono ancora capacità sensoriale, tattile o termica, né altre stimolazioni esterne. Takeuchi afferma che questo sarà il suo prossimo obiettivo: “Puntiamo a creare una cute mimetizzante con funzionalità reale, gradualmente, costruendo componenti essenziali quali vasi sanguigni, nervature, ghiandole sudoripare, sebacee, follicoli piliferi,” dichiara. In sostituzione dei sistemi neurali trasmettenti le sensazioni del corpo umano, l’elettronica del robot dovrà alimentare il segnale sensoriale, lo sviluppo richiederà molto tempo e ricerche ulteriormente specifiche, secondo Wang.
IFR: quasi 4 mln di robot presenti nelle fabbriche
La ricerca arriva mentre i robot stanno diventando sempre più onnipresenti nei reparti produttivi. Secondo la Federazione Internazionale di Robotica (IFR), nel 2022 c’erano 3,9 milioni di robot industriali operativi nelle linee di assemblaggio automobilistico ed elettronico e in altri ambienti lavorativi. Una sottocategoria del totale dei robot comprende i cosiddetti umanoidi, macchine progettate con due braccia e due gambe che permettono loro di lavorare in ambienti costruiti per lavoratori umani, come fabbriche ma anche nell’ospitalità, nella sanità e nell’istruzione.
Carsten Heer, portavoce della federazione, ha affermato che gli umanoidi rappresentano “un’area di sviluppo entusiasmante” ma che l’adozione su larga scala sarebbe complessa e potrebbe essere limitata dai costi.
Tuttavia, nell’ottobre 2023 il governo cinese ha annunciato l’obiettivo di produrre in massa umanoidi entro il 2025, prevedendo un notevole aumento della produttività industriale.
