Non sono passati molti anni da quando in televisione apparivano telefilm (allora si chiamavano così) come “L’uomo da sei milioni di dollari”, che proponevano eroi dotati di arti bionici in grado di fare come e meglio di quelli umani. Magari non riusciremo a sollevare un’auto ma, oggi, la realizzazione di mani prostetiche robotiche è una realtà su cui molti centri di Ricerca, inclusi alcuni dell’eccellenza italiana, sono attivamente impegnati.
Le possibili applicazioni per una mano robotica sono molteplici e si estendono anche a molti ambiti industriali in cui è richiesta la movimentazione automatizzata di oggetti di piccole dimensioni, dalla microelettronica alla biomedica.
Tra gli attori che operano dietro le quinte per rendere possibile tutto ciò vi è Adamant Namiki, azienda giapponese nata negli anni ‘50 come produttrice di gioielli, che ha saputo sfruttare la propria capacità di eseguire lavorazioni ad alta precisione per evolvere fino a diventare, oggi, uno dei protagonisti mondiali nella produzione di micro motori.
Per la mano robotica le dimensioni contano
Realizzare una mano robotica perfettamente funzionale, con dimensioni e peso simili a quelli di una mano normale, rappresenta una sfida che si gioca su più fronti. Il primo è, ovviamente, quello della miniaturizzazione che richiede sistemi di micro motorizzazione per il movimento delle dita in grado di coniugare dimensioni minime con doti di massima affidabilità, elevata precisione e potenza.
Per la realizzazione di una mano robotica l’approccio costruttivo utilizzato oggi prevede l’utilizzo di un singolo motore: “In passato – spiega Claudio Feré, Business Developer di F&C Solutions, azienda distributrice in Italia dei micromotori Adamant Namiki – si era intrapresa la strada di dotare ogni dito della mano di un motore indipendente. Ora ci si indirizza verso l’utilizzo di un unico motoriduttore (collocato sul palmo in prossimità del pollice), gestito da un sofisticato sistema di controllo, che provvede al movimento di tutte le dita tramite leve e cavi. Questa scelta permette di ridurre il peso e i requisiti di alimentazione elettrica e, inoltre, aumenta l’affidabilità”.
Un altro requisito fondamentale di un micromotore per la robotica è la capacità di coniugare la minore dimensione possibile con la massima potenza. La possibilità di sostenere oggetti di peso significativo richiede, infatti, la capacità di sfruttare al massimo la potenza limitata messa a disposizione dalle batterie che alimentano gli arti artificiali destinati alla manipolazione di oggetti di piccole dimensioni.
Come recitava una pubblicità di alcuni anni fa, la potenza è nulla senza il controllo e, per ottenere un elevato livello di precisione nell’afferrare e manipolare piccoli oggetti, è essenziale disporre di micromotori con una capacità di risposta estremamente rapida: requisito che, in termini meccanici, significa un’elevata costante di coppia.
Altri requisiti importanti sono il basso rumore, il ridotto livello di vibrazioni e un consumo energetico ottimizzato.
La risposta di Adamant Namiki a tutte queste esigenze sono i micromotori di tipo coreless, disponibili con un diametro variabile da 10 a 22 millimetri: “Nella realizzazione di una mano artificiale, così come in tutte le applicazioni robotiche in cui servono caratteristiche spinte di miniaturizzazione, Namiki è protagonista – sostiene Feré -. Un aspetto caratteristico che contraddistingue i motori Namiki è il fatto di avere un design di tipo coreless, che si differenzia da quelli di tipo tradizionale per l’assenza del nucleo in ferro nel rotore. Questo modello costruttivo, oltre che favorire la miniaturizzazione, permette di ridurre il peso garantendo un’elevata costante di coppia ovvero una risposta rapida. Inoltre, riduce il rumore (sia meccanico sia elettrico) e le vibrazioni e consente un movimento più fluido e regolare”.
dyNalox: il sistema per una presa sempre sicura
Un’altra freccia all’arco di Namiki sul versante dell’affidabilità e del basso consumo energetico è dyNalox, una tecnologia brevettata disponibile su alcuni micromotori coreless selezionati: “dyNalox è un sistema puramente meccanico – precisa Feré – che interviene nel trasferimento di movimento dal motore alle dita della mano robotica e che consente di mantenere serrata la presa su un oggetto dopo che è stato afferrato, senza richiedere alimentazione di elettrica. Si tratta di un approccio innovativo rispetto alle soluzioni tradizionali che utilizzano un freno di stazionamento elettrico costantemente alimentato, richiedendo un maggiore consumo della batteria”.
La riduzione del peso fornita dal modello coreless, unitamente alla tecnologia dyNALOX, ha un impatto complessivo molto significativo sulla durata delle batterie utilizzate per alimentare una mano robotica, che si traduce in un incremento di durata del 30-40% rispetto alle soluzioni tradizionali.
La tecnologia dyNALOX aumenta anche la sicurezza, perché permette di mantenere la presa della mano robotica su un oggetto anche in caso di interruzione dell’alimentazione elettrica, per esempio a causa di un guasto.
