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Insetti-cyborg: un potenziale per lo sviluppo di dispositivi piccoli, altamente mobili ed efficienti

La recente ricerca pubblicata sulla rivista scientifica eLife ha esplorato il potenziale degli insetti-cyborg, una fusione di insetti viventi e stimoli elettronici per controllare i loro movimenti. Questo concetto, una volta relegato al regno della fantascienza, potrebbe ora avere un potenziale reale per lo sviluppo di dispositivi piccoli, altamente mobili ed efficienti.

Tuttavia, a causa delle differenze nei sistemi nervosi e muscolari tra i vari insetti, ci sono significative sfide da affrontare nel progredire questa tecnologia, che è ancora in una fase iniziale di sviluppo.

La relazione tra stimolazione elettrica e forza di rotazione

Un team di ricerca guidato dal Professore Associato Dai Owaki, del Dipartimento di Robotica della Scuola di Ingegneria della Tohoku University, ha esaminato la relazione tra stimolazione elettrica e forza di rotazione (la forza rotazionale che muove la gamba) nei muscoli delle gambe degli insetti stecco.

Gli scienziati hanno stimolato elettricamente un singolo muscolo della gamba, mantenendo il corpo dell’insetto stecco immobile, il che ha portato a movimenti simili a quelli del camminare.

Focus su tre muscoli della gamba

La ricerca si è concentrata su tre muscoli della gamba che sono fondamentali per il movimento dell’insetto: uno per la propulsione, uno per la rigidità dell’articolazione e uno per la transizione tra la posizione di riposo e il movimento della gamba. Gli scienziati hanno condotto esperimenti in cui hanno stimolato elettricamente un singolo muscolo della gamba, mantenendo il corpo dell’insetto stecco immobile, il che ha portato a movimenti simili a quelli del camminare.

 

Modellazione del movimento e previsione della forza di rotazione

Creazione di un modello predittivo

“Basandoci sulle nostre misurazioni, siamo stati in grado di creare un modello che prevedeva la forza di rotazione generata quando venivano applicati diversi schemi di stimolazione elettrica ai muscoli delle gambe”, spiega Owaki.

Inoltre, gli scienziati hanno scoperto una relazione quasi lineare tra la durata della stimolazione elettrica e la forza di rotazione generata. In altre parole, erano in grado di prevedere quanta forza di rotazione avrebbero generato semplicemente considerando la lunghezza dell’impulso elettrico applicato.

Possibili applicazioni e ricerca futura

Queste scoperte permetteranno agli scienziati di migliorare il controllo del motore dei robot bioibridi e di aumentare la precisione dei loro movimenti. Tuttavia, il team di ricerca riconosce che è necessaria ulteriore ricerca e indica alcuni dei passaggi che devono essere intrapresi.

“Prima di tutto, dobbiamo condurre esperimenti su insetti liberi e affinare gli stimoli elettrici per imitare meglio i segnali neuromuscolari naturali”, aggiunge Owaki.

Nonostante le sfide ancora da affrontare, questa ricerca rappresenta un significativo progresso nella comprensione della dinamica degli insetti-cyborg e promette bene per lo sviluppo di dispositivi adattabili e altamente mobili con una vasta gamma di applicazioni possibili.

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