BARI - Altissima tecnologia in appena 2 mm di diametro. La prestigiosa rivista scientifica Science ha appena pubblicato i risultati dello studio di Vito Cacucciolo, ingegnere meccanico e ricercatore del Dipartimento di Meccanica, Matematica e Management del Politecnico di Bari e del Massachusetts Institute of Technology di Boston, una delle più importanti università di ricerca del mondo.
«Fiber pumps for wearable fluidic systems» ovvero «Pompe in fibra per sistemi fluidici indossabili» sintetizza una scoperta che avrà applicazioni rivoluzionarie perché ora diventa possibile costruire un sistema circolatorio simile al nostro per creare robot, macchine, esoscheletri e tessuti con muscoli artificiali azionati da fluidi mossi attraverso campi elettrici, generati da speciali elettrodi a spirale. Intrecciate con i normali tessuti, le «fiber pumps» permettono di realizzare abiti high-tech con funzione di esoscheletri in grado di fornire un feedback tattile per la realtà virtuale e la realtà aumentata immersiva e di gestire una termoregolazione capace di raffreddare o riscaldare il corpo, attraverso i tessuti, usando la circolazione di liquidi. «Questa invenzione cambierà le frontiere dell’utilizzo dei fluidi nei robot e nei dispositivi indossabili» dice il senior researcher Cacucciolo che ha sviluppato le prime «fiber-pumps» in collaborazione con un team di ricercatori del Politecnico Federale Svizzero di Losanna.
La storia dell’ingegnere meccanico e senior researcher Vito Cacucciolo è quella di un «cervello» con una solida esperienza internazionale che è rientrato in Puglia. Barese, classe 1985, dopo la maturità classica si laurea in Ingegneria Meccanica al Poliba e poi nella specialistica nel 2013 con lode. Durante il biennio magistrale svolge un double degree alla New York University, dove consegue il Master of Science in Mechanical Engineering. La tesi di laurea sviluppata tra Politecnico di Bari e New York University sviluppa il tema della «Analisi biomeccanica di un ginocchio umano». La tesi vince il primo premio dell’associazione Mimos-Movimento italiano di modellazione e simulazione nel 2013. Rifiutata l'offerta di un PhD a New York, Cacucciolo rientra in Italia dove vince la selezione per il dottorato in BioRobotica alla Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa che conclude con lode nel 2017. Lì la sua ricerca si concentra sullo studio dei muscoli animali, in particolare dei cefalopodi come il polpo: l’idea è realizzare muscoli artificiali per robot ed esoscheletri. Sviluppa modelli matematici dei muscoli e del loro controllo neurale partendo dagli studi sugli animali e realizza studi ingegneristici di muscoli artificiali azionati a fluido.
Nel laboratorio dell’Istituto di BioRobotica di Livorno, instaura una collaborazione con il prof. Shingo Maeda, ricercatore e professore al Tokyo Institute of Technology. Lo studio porta a realizzare componenti che inducono movimento nei fluidi attraverso l'uso dei campi elettrici. Il lavoro viene pubblicato sulla prestigiosa rivista «Advanced science» nel 2017. Nasce l’intuizione che questo meccanismo possa essere sviluppato per risolvere il principale problema dei muscoli artificiali azionati a fluido: renderli autonomi eliminando le ingombranti pompe necessarie al funzionamento. La svolta arriva con l’idea di muovere i fluidi attraverso i campi elettrici.
Cacucciolo, oggi ricercatore presso il Dipartimento di Meccanica, Matematica e Management del Poliba e del Mit di Boston, contatta il prof. Herbert Shea dell’Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, a capo di uno dei laboratori più avanzati al mondo nel settore dei muscoli artificiali, che gli offre un posto per sviluppare il progetto. Sarà nel campus svizzero di Neuchâtel che svilupperà la complessa e ambiziosa attività di ricerca.
Nel 2019 i risultati portano all’invenzione delle prime «Stretchable Pumps»: pompe estensibili e allo stato solido, miniaturizzate e realizzate interamente in elastomero (un materiale della famiglia dei siliconi), capaci di azionare muscoli artificiali fluidici e dispositivi indossabili per termoregolazione. Lo studio dal titolo «Stretchable pumps for soft machines» a cui collabora un team che coinvolge il prof. Shingo Maeda, il prof. Dario Floreano e il dott. Jun Shintake sempre dell’Epfl, viene pubblicato sulla prestigiosa rivista «Nature». La ricerca ottiene finanziamenti dal Fondo nazionale svizzero e l’ingegnere vince una Fellowship dalla Japan Society for the Promotion of Science. Per aumentare drasticamente l’impiego di questa tecnologia in dispositivi indossabili si trasformano le pompe in sottili fibre (1 mm di diametro) da intrecciare nei tessuti. Nascono le «Fiber Pumps» con un innovativo design dove gli elettrodi sono disposti a spirale.
Nel frattempo Cacucciolo, che è anche ceo di Omnigrasp, una spin-off frutto delle ricerche congiunte di Epfl e Poliba nel campo delle soft robotics, rientra a Bari per continuare le attività di ricerca nel Dipartimento di Meccanica, Matematica e Management del Politecnico di Bari. Qui viene contattato dal Mit di Boston per sviluppare l'utilizzo degli attuatori fluidici di sua invenzione e realizzare una nuova generazione di tessuti attivi per lo Human Computer Interaction.
