Una mano robotica autonoma cammina sulle dita come Thing della Famiglia Addams

Una mano robotica a cinque dita è ora in grado di camminare in autonomia, orientarsi, rialzarsi dopo una caduta e interagire con gli oggetti usando le stesse dita normalmente destinate alla presa. Il risultato arriva dal Soft Robotics Lab del Politecnico di Zurigo, dove i ricercatori Amirhossein Kazemipour, Hehui Zheng e Robert K. Katzschmann hanno trasformato la mano stessa in un robot mobile, senza aggiungere ruote o gambe.

Il prototipo si basa su una mano antropomorfa disponibile in commercio, dotata di cinque dita e 20 giunti attuati, quattro per ogni dito. I ricercatori hanno integrato un sistema compatto a bordo che comprende batteria, sensori e hardware di calcolo, portando il robot completo e senza fili a 818 grammi. La macchina non ha bisogno di un braccio esterno per essere trasportata e, nonostante l'aspetto che ricorda il personaggio Thing della Famiglia Addams, nasce come esperimento pratico di manipolazione mobile.

Insegnare a una mano a camminare è più complicato che addestrare un piccolo quadrupede. A differenza delle zampe, le cinque dita hanno geometrie e range di movimento diversi, mentre il palmo è naturalmente inclinato. Quando un dito lascia il suolo per fare un passo o interagire con qualcosa, gli altri devono continuare a bilanciare l'intero peso del robot. I ricercatori hanno affrontato questa asimmetria con il reinforcement learning, addestrando le politiche di locomozione in simulazione prima di trasferirle sulla mano fisica.

I risultati vanno ben oltre una dimostrazione da tavolo. La mano del Politecnico di Zurigo è riuscita a muoversi senza fili su 14 superfici indoor e outdoor, tra cui moquette, piastrelle, grigliati metallici, asfalto, erba, ghiaia e pietra consumata dalle intemperie. Posizionata deliberatamente su un fianco, è riuscita a rimettersi in posizione eretta in 21 prove su 25. Le dita possono inoltre passare dalla locomozione alla manipolazione: in un esperimento il robot si è sostenuto mentre premeva i tasti freccia di una tastiera, centrando correttamente 29 obiettivi su 32. Ha poi sfruttato queste capacità per completare le mosse del puzzle game Sokoban.

Altri test hanno chiesto alla mano di avvicinarsi a un piccolo oggetto e spingerlo verso un bersaglio, dimostrando come locomozione e manipolazione possano operare all'interno dello stesso sistema. Questo doppio ruolo è centrale nella ricerca. Le mani robotiche convenzionali arrivano generalmente sul compito attaccate a un braccio, che a sua volta può richiedere una piattaforma mobile più grande per spostarsi nello spazio. Dare all'end effector un proprio mezzo di locomozione elimina parte di quell'hardware e potrebbe permettere a un robot più grande di lasciare la mano vicino a un'area altrimenti inaccessibile.

I ricercatori immaginano un sistema futuro in cui un robot colloca la mano vicino a un'apertura stretta o a uno spazio di lavoro confinato, lasciandola strisciare in modo indipendente verso un controllo o un oggetto, svolgere il compito richiesto e tornare a farsi recuperare. Ulteriori sviluppi richiederanno una migliore percezione a bordo e una gamma di movimento più ampia, ma l'esperimento ridefinisce già un elemento familiare dell'anatomia robotica: invece di progettare un altro meccanismo per portare la mano dove serve, il Politecnico di Zurigo ha semplicemente insegnato alle dita a portarcela.