Approfondimento del settore: Robot umanoidi – Mani agili: il design migliorato di Tesla e il ruolo cruciale dei sensori

Una mano agile deve offrire un'elevata capacità di carico, percezione tattile, precisione nel controllo del movimento e mobilità multi-grado di libertà per poter eseguire operazioni diverse e complesse. Pertanto, la mano agile rappresenta una tecnologia ad alta barriera d'ingresso e un elemento centrale nella progettazione dei robot umanoidi.

Tesla ha aggiornato il suo robot umanoide Optimus con una mano destreggiata a 22 gradi di libertà (DOF), quasi il doppio rispetto agli 11 DOF della generazione precedente. Questo significativo passo avanti consente movimenti e manipolazioni più precisi.

Stando al brevetto depositato nel 2024, la mano protesica di terza generazione di Tesla adotta probabilmente un'architettura a tendini con riduttori epicicloidali, viti a ricircolo di sfere e tendini a cavo. Motori e viti sono integrati nell'avambraccio. La rotazione del motore viene convertita in movimento lineare attraverso la vite, che a sua volta tira il tendine collegato alle ossa delle dita. Per compensare la deformazione dei tendini causata dal movimento del polso, delle molle rigide sono avvolte attorno ai tendini, in modo simile al meccanismo dei cavi dei freni delle biciclette.

Unitree Robotics è una delle aziende leader in Cina nello sviluppo di robot umanoidi. I suoi robot dimostrano un ottimo controllo del movimento e un buon equilibrio, sebbene la sua mano robotica sia ancora indietro rispetto a quella di Tesla Optimus in termini di precisione e design.

Di recente, Unitree ha avviato un progetto interno di ricerca e sviluppo per una mano robotica ad alta destrezza e sta assumendo attivamente ingegneri specializzati in algoritmi di intelligenza artificiale, ingegneri meccanici ed esperti di meccatronica full-stack. Ciò evidenzia la sua attenzione strategica al miglioramento della funzionalità della mano robotica come elemento chiave del vantaggio competitivo.

L'integrazione dei sensori gioca un ruolo centrale nel consentire una manipolazione robotica precisa. Secondo Ziwei Xia et al., i sensori per le mani robotiche si dividono in sensori interni ed esterni. L'elaborazione sensoriale opera su tre livelli: pianificazione, controllo e apprendimento.

I sensori interni monitorano la posizione, le forze e le coppie delle articolazioni, fornendo un feedback in tempo reale per ridurre gli errori e migliorare la precisione del movimento. Sono essenziali per un'attuazione precisa in ambienti dinamici.

I sensori esterni includono sensori di prossimità, tattili e multimodali. I sensori di prossimità aiutano a stimare la distanza tra la mano e l'oggetto bersaglio durante la fase di avvicinamento, mentre i sensori tattili forniscono un feedback fisico sulle forze di contatto e sulle proprietà dell'oggetto al momento del tocco.

I primi sensori tattili si concentravano principalmente sulla misurazione della forza e della pressione. Questi sensori sono generalmente integrati nei polpastrelli e utilizzano effetti piezoelettrici per rilevare forze multidimensionali. Tuttavia, spesso mancano di risoluzione spaziale e hanno difficoltà a rilevare la posizione del contatto.

Per ovviare a questo problema, i sensori tattili multi-array sono diventati sempre più comuni. Tuttavia, la maggior parte di questi è monomodale: possono rilevare la pressione ma non la temperatura, la consistenza o altri fattori ambientali.

È qui che entra in gioco la pelle elettronica. I sensori multimodali, capaci di acquisire una gamma più ampia di tipi di dati, possono consentire ai robot di percepire forza, temperatura, consistenza e altro ancora, imitando la pelle umana. Di conseguenza, si prevede che la pelle elettronica accelererà l'implementazione nel mondo reale di sistemi robotici destri in diversi settori.