Gusci di scampi per costruire robot: lo studio di EPFL sul riuso di scarti alimentari nella robotica

Esistono dei robot fatti di crostacei. I “gusci” dei crostacei, detti esoscheletri, di solito vengono buttati dopo il processo di lavorazione alimentare. Grazie al Computational Robot Design and Fabrication Lab (CREATE lab) del Politecnico Federale di Losanna (EPFL), invece, potrebbero avere una seconda vita.

Nello studio “Dead Matter, Living Machines” pubblicato su Advanced Science a fine 2025, il  CREATE Lab ha mostrato come gli esoscheletri degli scampi da buttare potrebbero diventare componenti di robot capaci di nuotare, afferrare oggetti e manipolare l'ambiente. I risultati sono molto promettenti: integrando componenti sintetiche quali “tendini artificiali”, coperture in silicone e basi motorizzate, un esoscheletro di appena 3 grammi può manipolare oggetti fino a mezzo chilo, sollevare forme diverse e diventare la “pinna” di un robot capace di nuotare a 11 cm al secondo. Per trasformare questa idea in una tecnologia utilizzabile su scala industriale, però, la strada è ancora lunga.

Vediamo com’è stato strutturato lo studio, che risultati hanno ottenuto e quali limitazioni ci sono ancora.

Lo studio sull’integrazione degli esoscheletri degli scampi nei robot

Questo studio si inserisce nel filone della necrobotica, un campo di ricerca che utilizza parti di organismi morti come componenti robotiche. Questo approccio può sembrare strano, ma ha alcuni vantaggi importanti. Da un lato permette di non sollevare i problemi etici e di mantenimento legati all’uso di organismi vivi in robotica, dall’altro permette di riutilizzare quelli che sarebbero stati scarti alimentari, come, in questo caso, gli esoscheletri degli scampi.

Il laboratorio CREATE ha deciso di utilizzare proprio gli esoscheletri degli scampi sia per l’incredibile disponibilità come scarto alimentare che per le sue proprietà strutturali. L’addome dello scampo (Nephrops norvegicus), ha una struttura composta da sei segmenti rigidi, collegati tra loro da membrane flessibili, che consentono movimenti molto rapidi e complessi. Questo equilibrio tra rigidità e flessibilità permette ai segmenti di muoversi quasi indipendentemente, producendo torsioni molto rapide. In natura serve agli scampi per sfuggire ai predatori, ma può rivelarsi altrettanto utile in ambito robotico.

Per rendere gli esoscheletri parte effettiva dei dispositivi robotici, il team ha proceduto in questo modo: dopo aver acquistato dei normalissimi scampi surgelati, li hanno scongelati, separato le code, cotte nell'acqua bollente per due minuti e svuotate completamente. Gli esoscheletri così ottenuti sono stati poi “aumentati” con componenti sintetiche. In particolare sono stati aggiunti:

• tendini artificiali in materiali elastici, posizionati sia lungo l’esoscheletro sia al suo interno per controllarne il movimento, un po’ come i fili di una marionetta;
• uno strato di silicone protettivo, pensato per aumentare la durata del materiale biologico.

Il tutto è stato infine montato su diverse basi motorizzate, progettate in base all’applicazione robotica da testare.

I robot bio-ibridi possono spostare oggetti, afferrarli e muoversi nell’acqua

Utilizzando questa struttura, il team ha sviluppato tre applicazioni robotiche distinte, tutte a partire da un singolo esoscheletro di appena 3 grammi:

1. Spostare: Montato su un braccio robotico, l’esoscheletro riesce ad adattare la presa a oggetti di forma e materiale diversi. Nei test è riuscito a spostare oggetti molto vari: da un evidenziatore da 20 grammi a rotoli di nastro adesivo da 43 grammi, fino a pesi di circa 500 grammi.
2. Afferrare: Utilizzando due esoscheletri montati a pinza, il team ha costruito un sistema capace di afferrare oggetti molto diversi tra loro: un pomodoro, un pennarello o una custodia di AirPods. Variando la disposizione dei tendini artificiali sono anche riusciti a cambiare il tipo di presa, rendendola adattabile a forme irregolari.
3. Nuotare: Collegando due esoscheletri a una piattaforma galleggiante come se fossero delle pinne, il team ha realizzato un piccolo robot in grado di nuotare in una vasca lunga tre metri alla velocità di 11 cm al secondo.

Un risultato particolarmente interessante riguarda la durata delle componenti biologiche. Come si può facilmente immaginare, tutte le componenti “bio” di questi robot hanno una durata limitata, data dalla naturale decomposizione. Senza alcun trattamento, un esoscheletro è utilizzabile per circa cinque ore prima di seccarsi e irrigidirsi. Con il rivestimento in silicone, invece, la durata può arrivare a quasi 40 ore, un risultato notevole per questo tipo di sistemi ibridi.

Una volta terminato l’utilizzo, l’esoscheletro può essere smaltito o lasciato degradare naturalmente, mentre le componenti sintetiche vengono recuperate e riutilizzate.

I limiti di questa tecnologia

Nonostante i risultati promettenti, restano diversi ostacoli prima che sistemi di questo tipo possano essere utilizzati su larga scala.

Il principale riguarda la variabilità biologica. Ogni scampo è diverso dagli altri, e quindi anche ogni esoscheletro presenta piccole variazioni di forma e struttura. In contesti ingegneristici, però, anche differenze minime possono compromettere la ripetibilità e la precisione delle prestazioni.

Per superare questo limite sarà necessario sviluppare sistemi di compensazione e adattamento, capaci di correggere automaticamente le variazioni morfologiche tra un esoscheletro e l’altro. Serviranno inoltre ulteriori miglioramenti nella durabilità e resistenza delle componenti biologiche.

Nonostante questi limiti, la responsabile del gruppo di ricerca, Josie Hughes, ha dichiarato di vedere prospettive interessanti:

Anche se la natura non fornisce necessariamente la forma ottimale, supera comunque molti sistemi artificiali e offre spunti preziosi per la progettazione di macchine funzionali

La prossima sfida sarà capire quali altri esoscheletri possano essere riutilizzati con lo stesso approccio.

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