Una flotta di robot aviotrasportati delle dimensioni di una mosca domestica potrebbe rivelarsi utile per portare sensori in luoghi difficili da raggiungere, fornire ispezioni a distanza all’interno, ad esempio, di un gasdotto o raccogliere dati da una volta di una foresta. Dovrebbero anche essere relativamente sicuri da usare intorno agli esseri umani a causa del loro peso. Soprattutto, presentano sfide di progettazione da cui gli ingegneri possono imparare, afferma Sawyer Fuller, un ingegnere meccanico che gestisce l’Autonomous Insect Robotics Lab presso l’Universita di Washington a Seattle. “C’e molto da imparare dalla progettazione di robot soggetti a vincoli di scala estremi”, afferma. “Impareremo come realizzare un’avionica efficiente. Troveremo nuovi modi per costruire meccaniche. Ci costringera a essere ultra-miniaturizzati”.
In particolare, poiche un robot in scala di insetti potrebbe trasportare solo circa 100 milliwatt di potenza, il loro design sta spingendo i ricercatori a ripensare al modo in cui viene incorporata l’intelligenza. “Si ritiene che gli insetti siano piu semplici dei vertebrati, quindi forse hanno meccanismi di elaborazione o intelligenza piu semplici”, afferma Kaushik Jayaram, un robotico che gestisce l’Animal Inspired Movement and Robotics Laboratory presso l’Universita del Colorado Boulder.
Un metodo potrebbe essere quello di spostare alcune decisioni di controllo dai processori alla progettazione fisica di un robot, essenzialmente costruendo l’intelligenza nel corpo. Ad esempio, Fuller stava lavorando a un robot volante che doveva virare controvento. L’approccio convenzionale prevede che i sensori rilevino la direzione del vento prima che un processore centrale guidi la macchina. Fuller ha scoperto che poteva semplicemente aggiungere delle alette sul retro del robot e il modo in cui l’aria scorreva intorno a loro avrebbe trasformato automaticamente il robot nel vento senza sensori aggiuntivi.
L’emulazione dei sistemi sensoriali degli insetti potrebbe anche migliorare le prestazioni senza aggiungere richieste di energia. Nei test nella galleria del vento, Fuller ha scoperto che le mosche controllavano la loro navigazione non solo attraverso la vista, ma anche rilevando la velocita dell’aria attraverso la pressione del vento sulle loro antenne. La combinazione di diversi sensori a bassa risoluzione puo essere piu efficace rispetto al tentativo di collegare una fotocamera sofisticata a un corpo minuscolo, afferma.
Poi ci sono le opportunita offerte dai piccoli robot che possono schiantarsi contro un oggetto senza subire gravi danni, perche la forza dell’urto e piccola rispetto alla loro resistenza meccanica. Jayaram sta cercando di usare questo principio per emulare gli scarafaggi. Invece di rallentare quando si avvicinano a un muro, gli scarafaggi ci corrono direttamente contro e usano la forza per inclinare i loro corpi verso l’alto per arrampicarsi. Jayaram ha dimostrato abilita simili negli scarafaggi robot delle dimensioni di un palmo e spera anche di costruire robot delle dimensioni di un centesimo che, in virtu della loro geometria, possono imitare gli scarafaggi nel modo in cui piegano i loro corpi per infilarsi in fessure fino a 3 millimetri.
Fuller sta lavorando a robot volanti delle dimensioni di un calabrone, del peso all’incirca come uno stuzzicadenti, con ali fatte di film di poliestere supportati da fibre di carbonio. Dice che oltre a funzionalita specifiche che ispirano la natura, gli ingegneri potrebbero anche imparare a far evolvere i loro progetti meccanici e sistemi di controllo in modo simile al mondo naturale, modificando ogni versione in base ai successi e ai fallimenti delle iterazioni precedenti. La natura, dice Fuller, “fa evolvere sia il corpo che il sistema di controllo allo stesso tempo. In ingegneria, impari a progettare un sistema di controllo o impari a progettare un buon braccio robotico. Ma questa disciplina di fare entrambe le cose contemporaneamente non e cosi comune”.
Anche Jayaram e sicuro che capire come gli insetti gestiscono le sfide indichera agli scienziati delle soluzioni. “Mentre iniziamo a costruire una robotica piu complessa che deve interfacciarsi con il mondo reale, la natura puo essere un potente insegnante”.
Questo articolo fa parte di Nature Index 2022 AI and robotics, un supplemento editorialmente indipendente. Gli inserzionisti non hanno alcuna influenza sul contenuto.
