Il robot? È un gioco da ragazzi

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I kit di costruzione sono tra i giocattoli più amati da milioni di bambini in tutto il mondo. Dal legno al metallo, alla plastica negli anni hanno subito una profonda evoluzione. Evoluzione che oggi è arrivata alla robotica, passando attraverso tecnologie di produzione come lo stampaggio 3D. Artefice di questo sviluppo è Leonhard Oschütz che, insieme a Christian Guder e Matthias Bürger, ha fondato la società Kinematics: una start-up con sede a Lipsia che sta sviluppando un nuovo kit di costruzioni hi-tech – ideale per bambini dai sei anni in su – avvalendosi della collaborazione di esperti nel campo della robotica, della meccanica e dell’informatica di due università tedesche, la Bauhaus University di Weimar e la University of Applied Science di Jena.

In realtà, kit di costruzione robotici sono già presenti sul mercato, commercializzati da marchi come Lego e Fischer Group, ma si rivolgono per lo più a un target di età superiore, non sono modulari, richiedono l’impiego di computer per la programmazione dei robot e l’utilizzo di cavi per la connessione dei singoli componenti. Rispetto a questi prodotti, il kit Kinematics si caratterizza per l’introduzione di alcune innovazioni, a partire dalla forte modularità, pensate per consentire a qualsiasi bambino di costruire robot interattivi e macchine che hanno la capacità di muoversi senza complicate istruzioni.

I mattoncini Kinematics

Il kit è stato sviluppato sulla base di pochi componenti di base, che risultano però dei concentrati di tecnologia. Una delle principali novità è costituita dai moduli cinetici che, grazie a un servomotore integrato, consentono diversi tipi di movimento (rotazione, inclinazione e shift motion).

L’assemblaggio dei robot avviene combinando tali moduli tra di loro. Il collegamento si attua mediante il connettore a spina con alimentazione e trasmissione dei dati integrata, che può ruotare a 360 gradi; si tratta di una tecnologia chiave del kit e protetta da brevetto. In tal modo la connessione dei componenti avviene senza l’utilizzo di cavi, grazie a un sistema di data-bus, appositamente sviluppato, che consente ai moduli di comunicare a una velocità di 20.000 bit al secondo. Questo garantisce l’integrità della trasmissione dei dati e della potenza, e permette di smontare e ricostruire il robot a piacimento e nella forma desiderata.

Per realizzare modelli più dettagliati, il kit include piccoli elementi passivi, realizzati in diverse forme geometriche, che si collegano ai moduli cinetici grazie a un semplice sistema plug. Per interagire con il robot è stato sviluppato un modulo di controllo con interfaccia di uso semplice e intuitivo. Questa consente di controllare, per ogni singolo modulo cinetico, angolo, frenata e velocità di movimento, agendo sui tre anelli che si trovano sul modulo di controllo. Attraverso un pulsante si può scegliere tra i set preimpostati, ma i parametri di movimento dei moduli possono essere modificati anche da computer ed è in fase di realizzazione una nuova interfaccia per il controllo da tablet e smartphone. In alternativa, i bambini possono mostrare manualmente al robot il tipo di movimento da effettuare, che verrà memorizzato e replicato.

In arrivo i primi pezzi

Nel processo di sviluppo del prodotto un contributo deciso viene dall’impiego della tecnica di stampa tridimensionale. La prototipazione rapida con la stampa 3D ha permesso agli ideatori di Kinematics di procedere con un flusso di lavoro estremamente rapido ed efficiente. Il componente viene progettato e disegnato in ambiente CAD per generare un file STL (Standard Triangulation Language To Layer), lo standard grafico che descrive l’oggetto tramite la decomposizione in triangoli delle superfici che lo compongono. Il file con il modello tridimensionale del pezzo viene inviato a Stratasys, uno dei maggiori produttori mondiali di stampanti 3D che sta supportando Kinematics in questo lavoro, che procede alla stampa.

Dopo la realizzazione dei primi tre prototipi, protetti da brevetto, passaggio che ha comportato la riprogettazione del modulo connettore rotante e l’ottimizzazione del sistema di trasferimento dei dati tra i moduli, la società è oggi impegnata nella messa a punto di un nuovo modello, attraverso la revisione di tutte le componenti meccaniche ed elettroniche, per lanciare un primo piccolo lotto di 1.000 kit entro la fine dell’anno.

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