5. L'opera di Volta nello sviluppo della Società dell'Informazione

 

Microrobot per operazioni chirurgiche

La combinazione di sistemi CAS (Computer Aided Surgery) con robot di piccole dimensioni apre una  via per  accedere ai tessuti da trattare con evidenti vantaggi rispetto agli interventi chirurgici tradizionali a cielo aperto. 

La realizzazione dei microrobot "Ant" nel Laboratorio Intelligenza Artificiale del Massachusetts Institute of Technology (MIT) mira a due obiettivi:

Per raggiungere questi obiettivi, i robot mobili sono dotati di sistemi di comunicazione a raggi infrarossi (IR): ogni microrobot ha due emettitori di raggi infrarossi (IR), uno montato sul fronte e l'altro sulla sommità, quattro ricevitori IR, 4 sensori di luce ecc.

L'emettitore montato sulla sommità dell'Ant funziona da faro (beacon) e ha una portata di una trentina di centimetri in tutte le direzioni; il segnale, che viene trasmesso con continuità due volte al secondo (per minimizzare le conseguenze di eventuali errori), contiene le informazioni relative allo stato del microrobot e al suo gruppo di appartenenza. La presenza di quattro ricevitori IR, uno su ogni lato del robot, permette di rilevare segnali provenienti da ogni direzione.

L'emettitore posizionato sul fronte del robot ha una portata di circa 2,5 cm e funziona da "paraurti".

Anche i quattro sensori di luce sono montati ciascuno su un lato del robot; il sistema operativo preleva i quattro segnali d'uscita, ne ricava il valore medio e  e trova il sensore che si allontana di più dal valore medio. Dato che la fabbrica degli Ant è prossima ad una vetrata rivolta verso est, quando la luce  artificiali sono spente, la lucr proviene sempre da est. I robot hanno quindi un riferimento in base al quale trovare tutte le altre direzioni. (D'altra parte anche le formiche usano il sole per orientarsi nei loro spostamenti. 

Il cervello del robot è rappresentato  da un microprocessore a 8 bit, funzionante alla velocità di 2MHz, con 8 kbyte  di memoria (cioè con una  potenza di elaborazione prossima a quella del primo Personal Computer IBM).

Ogni robot è dotato di una coppia di mandibole che funzionano da pinze e che sono mosse da uno dei tre ingranaggi del robot (gli altri due ingranaggi servono per il movimento delle ruote). Due sensori di posizione delle mandibole informano il microprocessore sul loro stato di apertura o di chiusura; il sistema operativo utilizza l'uscita di questi sensori per controllare la potenza inviata al motore delle mandibole. 

Gli Ant sono alimentati  da piccoli accumulatori al nichel-cadmio. In dipendenza dal software utilizzato, ogni robot può funzionare per circa 20 min. Un sensore di tensione verfica lo stato di carica della batteria. A piena carica , la tensione è di circa 2,5 V. Un circuito di carica incorporato permetterà in futuro la ricarica automatica dei robot. 

Il prototipo degli Ant, CLEO, realizzato nel 1987, aveva un volume di una trentina di cm3; future versioni di Ant,con dimensioni ulteriormente ridotte, potranno essere utilizzate per inserirle nell'intestino attraverso il retto allo scopo per esempio di rimuovere un polipo o di esplorare le anse intestinali.

Il Ministero Giapponese dell'Industria e della Tecnologia sta sviluppando  una navetta robotizzata (dotata di telecamera, sensori, micropinze, e serbatoi di medicinali) capace  di entrare  in una vena  e di muoversi  lungo il sistema cardiocircolatorio per  una serie  di interventi: riparare una valvola cardiaca, rimuovere le placche arteriosclerotiche che ostruiscono le arterie, ispezionare le coronarie, somministrare farmaci direttamente sul posto. 

La principale difficoltà tecnologica di tutti questi dispositivi è rappresentata allo stato attuale dall'ambiente particolare (intestino o vaso sanguigno) in cui i microrobot si devono muovere, ambiente caratterizzato da  forte acidità e viscosità, e dalla presenza di liquidi corrosivi.

 

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