Pagina 13 - trends in automation

I gechi popolano il nostro pianeta da
più di 50 milioni di anni. Il segreto di
questo successo sta nelle loro zampe.
Nelle dita di questi piccoli rettili si cela
un’enorme forza di adesione. Un motivo
sufficiente per gli specialisti bionici Festo
per emularli in un progetto di ricerca in
corso, tramite NanoForceGripper, la pin­
za bionica che emula con esito positivo le
zampette dei gechi ed è in grado di af­
ferrare anche le superfici lisce degli
smartphone consumando poco e di rila­
sciarle senza rovinarle.
Nanoforze di adesione
Il programma sta già nel nome. Il Nano­
ForceGripper, un prototipo, sfrutta forze
a livello di atomi e molecole: le cosiddette
forze di van der Waals. Sono le stesse
che utilizza anche il geco. Senza secrezioni
collose e senza ventose di aspirazione,
questo piccolo rettile è in grado di fare
ascensioni perpendicolari. Il segreto del
suo successo è visibile al microscopio
elet­tronico: un vero tappeto di sottilissime
setole. Tra ciascuna di esse e ciascuna mo­
lecola delle superfici lisce avviene l’inte­
razione delle forze di van der Waals.
La forza di ogni setola è minima. Ma nel
geco, come nel NanoForceGripper, que­
sta forza viene moltiplicata per 29.000
ogni cm2. Per questo motivo il geco con
una sola zampa può sostenere un peso
massimo di 10 kg.
Rilascio delicato
Sul lato inferiore NanoForceGripper
è applicata la cosiddetta pellicola Gecko-
Nanoplast. La pinza nel suo insieme è
stata concepita nel 2012 in uno studio
del Bionic Learning Network Festo. In un
impianto pilota, è in grado di afferrare gli
smartphone senza collegamento mecca­
nico direttamente dalla superficie degli
schermi. Per il distacco dalla struttura
liscia, i ricercatori Festo sono tornati
ad analizzare le zampe del geco, o meglio
le sue dita. Il geco libera le setole per
mezzo delle forze di van der Waals sem­
plicemente spostando le zampe. Il Nano­
ForceGripper si basa sullo stesso principio
e su un altro principio bionico: l’effetto
FinRay, che emula le pinne caudali dei
pesci. Per effetto della forza, la struttura
di supporto del NanoForceGripper passa
da una superficie diritta ad una arcuata.
La superficie di supporto efficace e rive­
stita di pellicola si riduce a vista d’occhio
e l’oggetto afferrato viene delicatamente
rilasciato.
Aderenza senza energia
Il NanoForceGripper si stacca dalle super­
fici in base all’effetto push-push. L’idea di
afferrare e trattenere gli oggetti senza
energia senza impiego di energia e in base
al sistema meccanico push-push è una no­
vità per le pinze. Il NanoForceGripper trat­
tiene a lungo l’oggetto afferrato senza bi­
sogno di energia. Soltanto per rilasciare
l’oggetto impiega una forza antagonista
molto contenuta. Il sistema meccanico
push-push nella struttura della pinza
muove la struttura adattativa rilasciando
auto­maticamente l’oggetto afferrato. Gra­
zie alla sua innovativa struttura, il Nano­
ForceGripper non necessita di ulteriori at­
tuatori o sistemi di controllo.
Riduzione del consumo di aria compressa
Questo studio mostra quello che potreb­
be essere il futuro dell’automazione a
basso consumo. Mostra come sfruttare
in modo intelligente il grande potenziale
di risparmio energetico dei componenti
di automazione preesistenti. Con l’impiego
di NanoForceGripper, è possibile ridurre
in modo duraturo il consumo di aria com­
pressa rispetto agli altri sistemi ad aspi­
razione. La pinza bionica quindi non solo
offre un nuovo modo per afferrare gli
oggetti senza contatto, ma mostra con
grande efficacia anche l’utilità delle tec­
nologie innovative per uno sviluppo
sostenibile della produzione industriale,
dalla natura per la natura.
www.festo.com/en/nanoforcegripper
Pinza al microscopio: la nanostruttura della pellicola ingrandita di 400 volte. Progetto di ricerca NanoForceGripper: la pinza bionica afferra gli smartphone
grazie alle forze di van der Waals e li rilascia per l’effetto FinRay.
Video: applicazione
di NanoForceGripper
Sistema meccanico push-push: attivazione della
struttura senza attuatori né sistemi di controllo
aggiuntivi.
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Bussola 12 – 13