211service.com
Robot simili ad amebe per la ricerca e il salvataggio
I robotisti della Virginia Tech, a Blacksburg, in Virginia, hanno sviluppato una nuova forma di locomozione per la robotica basata sul modo in cui si muove l'ameba unicellulare. A differenza di qualsiasi altro robot, quelli Virginia Tech sono progettati per utilizzare l'intera pelle esterna come mezzo di propulsione.
Bot blob: Ispirati dalla semplice ameba, i ricercatori della Virginia Tech hanno costruito robot come questo prototipo che potrebbero farsi strada in spazi ristretti durante le attività di ricerca e salvataggio.
Di forma toroidale, un po' come una ciambella cilindrica allungata, i robot di questa nuova razza differiscono dai robot a ruote, cingolati o con le gambe in quanto si muovono girandosi continuamente al rovescio, dice Dennis Hong , un assistente professore di ingegneria meccanica presso Virginia Tech. L'intera pelle esterna si muove, dice.
Questo nuovo tipo di locomozione è particolarmente adatto alle applicazioni di ricerca e salvataggio, afferma Hong: Possono infilarsi molto facilmente sotto un soffitto crollato o tra gli ostacoli. In effetti, esperimenti preliminari mostrano che i robot, con i loro corpi morbidi e contratti, sono in grado di spingersi attraverso fori con diametri molto più piccoli della loro larghezza normale, afferma Hong. E poiché i robot sono in grado di utilizzare l'intera superficie di contatto per la trazione, possono spostarsi facilmente su e attraverso ambienti molto irregolari.
Il movimento effettivo è generato dalla contrazione e dall'espansione degli anelli dell'attuatore lungo la lunghezza del corpo del robot. Contraendo gli anelli nella parte posteriore del robot ed espandendoli verso la parte anteriore, sono in grado di generare movimento.
Questo è molto simile al principio dello pseudopodo utilizzato da organismi unicellulari come le amebe, afferma Hong. Questo principio consiste in un processo di flusso citoplasmatico, in cui l'endoplasma liquido all'interno della cellula scorre in avanti all'interno di un guscio tubolare ectoplasmatico semisolido. Quando il liquido raggiunge la parte anteriore, si trasforma nell'ectoplasma gelatinoso, formando un'estensione di questo tubo e spostando l'organismo in avanti. Allo stesso tempo, l'ectoplasma nella parte posteriore del tubo si trasforma nell'endoplasma liquido, occupando la parte posteriore.
Per produrre un tipo di movimento simile, gli esperimenti iniziali di Hong hanno utilizzato robot costituiti da membrane toroidali flessibili rivestite con anelli di propulsione di polimero elettroattivo o tubi pressurizzati. Ma ora, con il finanziamento di una nuova sovvenzione della National Science Foundation, Hong ha abbandonato l'uso di membrane elastiche a favore di design più robusti. Si rifiuta di discutere questi progetti in dettaglio a causa di problemi di proprietà intellettuale. Tuttavia, dice che quest'ultimo lavoro coinvolge parti meccaniche rigide che sono collegate in modo tale da consentire questo tipo di movimento. È come un battistrada di un carro armato 3-D, dice.
È un'idea interessante, dice Henrik Christensen , professore di robotica e direttore di Robotica e macchine intelligenti presso il Georgia Institute of Technology, ad Atlanta. Abbiamo davvero bisogno di meccanismi di locomozione migliori per i robot. Ruote e cingoli funzionano bene fino a quando il terreno diventa molto irregolare, mentre le gambe sono lente e terribilmente inefficienti, dice.
Questa non è la prima volta che i toroidi sono stati proposti come parte di un sistema di propulsione, afferma Andrew Adamatzky , professore di informatica non convenzionale presso l'Università dell'Inghilterra occidentale, a Bristol, nel Regno Unito. Ma l'uso di polimeri elettroattivi per produrre onde di contrazione che si propagano rende quest'ultima ricerca molto interessante, afferma. Questi progetti sperimentali aprono nuove ed entusiasmanti prospettive nella robotica dal corpo morbido.
Tuttavia, con i corpi morbidi arrivano nuove sfide. Ad esempio, non è chiaro come integrare un alimentatore, controller computerizzati e sensori. I principi qui sono buoni, ma l'ingegneria ha davvero bisogno di essere elaborata, dice Christensen.
Hong riconosce che ci sono ancora molti problemi pratici da risolvere con i suoi robot. Una soluzione a molti dei problemi di progettazione consiste nel portare l'alimentatore, i controller, i sensori e altre parti chiave al centro del toroide. La sua forma garantirebbe che queste parti chiave rimangano in posizione, mentre i controller wireless potrebbero essere utilizzati per attivare le contrazioni degli anelli utilizzando circuiti induttivi per l'alimentazione, afferma Hong.
La parte più difficile della ricerca e del salvataggio è lo sviluppo di meccanismi in grado di adattarsi ai terreni mutevoli, afferma Robin Murphy , professore di informatica e ingegneria presso l'Università della Florida ed ex direttore del Center for Robot-Assisted Search and Rescue, a Tampa, FL. Tuttavia, c'è molto di più da cercare e salvare oltre a trasudare attraverso le lacune, dice.