Magnesio o fibra tessile: il materiale con cui è costruito un robot determina dove può essere posizionato

Il T800 di EngineAI è alto 1,73 metri, pesa 75 chili ed è racchiuso in una struttura in magnesio-alluminio. Raggiunge una coppia di picco di 450 Newton metro e corre fino a tre metri al secondo, il che produce circa 340 joule di energia di movimento. Il Neo di 1X è quasi della stessa dimensione ma pesa 30 chili, ed è costituito da un polimero a griglia 3D sotto il rivestimento in fibra tessile e viene mosso mediante tendini invece di ingranaggi rigidi.

Due macchine, la stessa struttura, due scelte di materiali completamente diverse. Questo influisce su molto più di quanto riportato nel foglio tecnico: l'uno deve stare dietro una protezione, l'altro può entrare in un'abitazione. Chi acquista un robot, acquista innanzitutto un concetto di materiale.

Le leghe di magnesio, con una densità di circa 1,8 grammi per centimetro cubo, sono i metalli costruttivi più leggeri in assoluto, circa due terzi più leggeri dell'alluminio e un quarto dell'acciaio. A questi si aggiungono le plastiche rinforzate con fibre di carbonio e la plastica ad alte prestazioni PEEK, che nei contenitori, negli ingranaggi e nei gusci articolari ormai sostituisce il metallo. Tesla ha ottenuto circa dieci chili di riduzione con questa combinazione nel secondo Optimus e ha reso la macchina notevolmente più veloce. Essere più leggeri in robotica non significa solo più efficiente, ma anche più reattivo, perché ogni chilo in meno riduce l'inerzia della massa dell'intero braccio.

Il prezzo raramente compare negli opuscoli. Le strutture in metallo rigido immagazzinano e trasmettono l'energia quasi senza perdite. Se un corpo di 75 chili colpisce un essere umano a piena velocità, l'energia di movimento viene trasferita senza freni, non c'è zona di deformazione. Si aggiungono bordi affilati, punti di pizzicamento sugli articolazioni esposte e il calore degli azionamenti. E sotto tutto questo c'è una batteria agli ioni di litio con tipicamente due o tre kilowattora, cioè circa la stessa quantità di energia immagazzinata di una batteria molto grande per e-bike. In caso di danneggiamento meccanico non è un problema teorico, e per questo i produttori seri ora lavorano con velli ceramici, isolamento in aerogel e contenitori ignifughi.

È proprio qui che entra in gioco la costruzione morbida. Il Neo non ha punti di pizzicamento esposti, gli articolazioni sono chiuse esternamente, il corpo è costituito da una struttura a griglia a pori aperti che si deforma al contatto. Gli arti azionati da tendini hanno una bassa inerzia di massa, il che nel peggiore dei casi fa esattamente quello che un ingranaggio rigido non può fare: il movimento cede. 1X dichiara per l'impatto sulla testa un valore HIC inferiore a 250, un valore da standard di sicurezza automobilistica, dove 1000 segna il limite per i traumi gravi. A 30 chili e velocità domestica normale, l'energia di movimento rimane nell'intervallo da 30 a 60 joule. Non è magia, è semplicemente fisica: metà della massa, metà della velocità, una frazione della forza.

Anche il morbido ha i suoi limiti. Un polimero a griglia scorre sotto carico prolungato, i rivestimenti in tessuto si sporcano e si consumano, i cavi dei tendini si allungano e devono essere riadattati. Una precisione ripetibile nell'ordine di decimi di millimetro, come richiesto nel montaggio, non è fattibile. Chi vuole movimentare carichi di 20 chili ottanta volte all'ora non può evitare strutture rigide e ingranaggi potenti. Il T800 quindi non è costruito male, è costruito per un ambiente diverso.

Un terzo gruppo va ancora più lontano e non copia la funzione, ma la struttura corporea. Clone Robotics ha mostrato con il Protoclone un prototipo che possiede uno scheletro in polimero con riproduzioni di tutti i 206 ossa umane, più circa mille fibre muscolari artificiali realizzate con tubi a rete che si contraggono quando viene pompata acqua dentro. Una pompa da 500 watt assume il ruolo del cuore, l'acqua allo stesso tempo raffredda la struttura. 200 gradi di libertà, 320 sensori di pressione, 70 sensori di posizione. Per ora la macchina non riesce a stare in piedi o a camminare autonomamente, una dimostrazione del cammino è prevista per il 2027, un prodotto per il 2028. L'impressione è inquietante, e questo è il punto: più i materiali e i movimenti diventano simili all'uomo, meno affidabilità le persone attribuiscono alla macchina.

In pratica, da tutto ciò emerge un quadro abbastanza chiaro. Il metallo e il carbonio appartengono a dove contano la capacità di carico e la precisione e l'accesso è regolamentato, quindi nella produzione, nei magazzini e negli impianti esterni. Le strutture morbide appartengono a dove gli esseri umani si trovano inaspettatamente vicini: assistenza, casa, ricezione, area di vendita, assistenza al laboratorio. La pelle in silicone e i muscoli artificiali hanno il loro posto nella terapia, nella ricerca e nella formazione, come nelle scuole di assistenza, dove si esercita con corpi realistici. La domanda decisiva quindi non è cosa può fare un robot, ma a quanto vicino può avvicinarsi a chi.

Legalmente non c'è margine di discrezionalità. L'ISO 10218 è apparsa in una nuova versione nel 2025 e ha integrato nella seconda parte la precedente specifica separata ISO/TS 15066 con i suoi valori biomeccanici limite per forza e pressione. Per la robotica di servizio e assistenza al di fuori dell'industria vale l'ISO 13482. Questi valori limite non si raggiungono con il software da solo. Un robot pesante e rigido può solo rallentare una collisione, uno leggero e cedevole per sua costruzione difficilmente fa male. Chi mette in funzione una macchina in Svizzera si assume la responsabilità della valutazione del rischio stesso, e questo inizia con la domanda di cosa è fatto il robot.

La ricerca svizzera è insolitamente ben posizionata in questo campo. Il Soft Robotics Lab dell'ETH Zurigo lavora su sistemi cedevoli e bibridi, all'EPFL Josie Hughes ricerca su afferratori morbidi e materiali con rigidità variabile, e all'Empa il gruppo di Mirko Kovac sviluppa sistemi morbidi per l'ispezione e la misurazione ambientale. Non è più una nicchia, ma uno dei pochi posti dove i fornitori europei hanno davvero qualcosa da offrire rispetto alla produzione in serie cinese.

Per la decisione di acquisto significa: leggere il foglio tecnico al contrario. Quanto pesa davvero la macchina, quanto velocemente si muove durante il funzionamento, gli articolazioni sono coperte, quale batteria è installata e come è protetta, c'è una dichiarazione di conformità con riferimento all'ISO 10218 o 13482. Un video mostra cosa fa un robot nel migliore dei casi. L'elenco dei materiali mostra cosa succede nel peggiore dei casi.