Gli oceani nascondono alcune delle soluzioni più sofisticate che la natura abbia mai sviluppato e sono una fonte inesauribile di ispirazione anche per la robotica del futuro. L’unità di ricerca Bioinspired Soft Robotics, coordinata da Barbara Mazzolai, Associate Director per la Robotica dell’Istituto Italiano di Tecnologia – IIT, ha sviluppato un braccio robotico morbido ispirato a quelli del polpo che, grazie alla tecnologia inserita nelle ventose artificiali, è capace di percepire il contatto, stimare intensità e direzione della forza applicata e afferrare oggetti in modo autonomo, anche in ambienti complessi come quelli subacquei.
Lo studio, pubblicato su Nature Machine Intelligence, rappresenta un avanzamento significativo nel campo della robotica soffice: il dispositivo è infatti tra i primi esempi di manipolatore morbido dotato di sensori tattili integrati nelle ventose che consentono una manipolazione autonoma basata sul tatto.
Alla base del laboratorio Bioinspired Soft Robotics dell’IIT ci sono due elementi chiave: la robotica soffice e la bioispirazione. Con il termine “robotica soffice” si indicano materiali morbidi e strutture deformabili, alternativi a quelli più rigidi utilizzati nella robotica tradizionale, che permettono un’interazione più naturale con l’ambiente circostante e con l’essere umano. La bioispirazione consiste, invece, nello studio dei sistemi biologici e dei meccanismi presenti in natura per sviluppare nuove tecnologie innovative. Il laboratorio guidato da Barbara Mazzolai è pioniere in questo campo a livello mondiale.
Il dispositivo sviluppato dall’IIT si ispira al polpo, animale noto per la straordinaria capacità di manipolare oggetti grazie a braccia flessibili dotate di ventose sensibili e a un sistema nervoso distribuito, in cui molte informazioni vengono elaborate direttamente nelle braccia.
Questo risultato si inserisce in una più ampia ricerca dedicata allo sviluppo di braccia robotiche ispirate al polpo. In studi recenti, ricercatori e ricercatrici IIT hanno prima sviluppato strumenti computazionali per identificare la disposizione ottimale dei cavi all’interno di un braccio morbido, così da riprodurre movimenti naturali utilizzando il minor numero possibile di attuatori (Wiley Advanced Intelligent Systems, 2026). Successivamente, hanno sviluppato innovativi endoscheletri soffici stampati in 3D che permettono di realizzare fisicamente questi percorsi tridimensionali complessi all’interno del corpo robotico, mantenendo elevata morbidezza e semplicità costruttiva (IEEE Robotics and Automation Letters, 2026)
Con quest’ultimo studio, il team di ricerca ha compiuto un ulteriore passo avanti, traducendo la particolare strategia biologica del polpo in un’architettura robotica che combina sensori tattili distribuiti e controllo decentralizzato.
Il prototipo di braccio robotico è dotato di ventose artificiali in silicone che incorporano sensori ottici miniaturizzati sviluppati attraverso modelli matematici. Quando una ventosa entra in contatto con un oggetto, la deformazione della struttura modifica la riflessione della luce emessa da LED interni. In questo modo il sistema riesce a stimare intensità e direzione della forza applicata. Le informazioni raccolte dai sensori vengono elaborate da un sistema di controllo che coordina sia le singole ventose, capaci di reagire rapidamente attivando l’adesione, sia i movimenti complessivi del braccio, come piegamento, torsione e avvolgimento, permettendo al robot di afferrare gli oggetti in modo efficace e adattivo. Il sistema è in grado di rilevare anche sollecitazioni molto deboli e operare sia in aria sia sott'acqua.
“Integrando i sensori e l'elaborazione dei segnali direttamente nelle ventose, il braccio reagisce al contatto in tempo reale e puntuale senza dipendere da un controllo centralizzato. Il risultato è un sistema scalabile e robusto, pensato per operare in ambienti complessi, anche sott'acqua” commenta Emanuela Del Dottore, prima autrice dello studio.
Il sistema è altamente modulare: il numero e la disposizione delle ventose lungo il braccio possono essere modificati facilmente in base alle necessità. Questa flessibilità consente di adattare il robot a diverse esigenze applicative, ottimizzando sia i punti di presa sia la capacità di percepire l’ambiente circostante.
“Abbiamo preso ispirazione dal polpo per sviluppare un sistema robotico in cui percezione e azione sono integrate e distribuite nel corpo. Questo approccio consente al robot di interpretare il contatto e adattare la presa in modo autonomo, semplice e naturale” spiega Barbara Mazzolai, Responsabile del laboratorio Bioinspired Soft Robotics e Associate Director dell’IIT per la Robotica
Le potenziali applicazioni variano dalla manipolazione di oggetti fragili e di sistemi biologici in ambiente subacqueo, all'ispezione e manutenzione in ambienti ostili, sia industriali sia naturali. Il team lavorerà per ampliare la gamma di oggetti che il braccio può afferrare e aumentarne la capacità di sostenere carichi sempre maggiori, rendendo il sistema ancora più adattabile a diverse applicazioni e aprendo la strada a robot capaci di operare in ambienti complessi e difficili da raggiungere.
Questa ricerca è stata co-finanziata da RAISE (Robotics and AI for Socio-economic Empowerment), progetto finanziato dal Ministero dell’Università e della Ricerca (MUR) con l’Investimento 1.5 (M4C2) del Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza (PNRR).
SU