Il robot che copia il movimento dai serpenti

Gli ingegneri della Carnegie Mellon University sono da anni impegnati nello sviluppo di robot in grado di muoversi negli ambienti più complessi. Pensiamo ad esempio alle analisi sottomarine, alla ispezione di miniere a rischio o ancora la penetrazione in edifici crollati alla ricerca di sopravvissuti. La natura è, ancora una volta, la migliore fonte da cui prendere ispirazione per disegnare la struttura e il tipo di movimento adatto per ciascuno di questi fini. Non stupirà allora sapere che i robot umanoidi sono ben poco utili (oltre che estremamente complessi da sviluppare) per scopi pratici e che altre forme come il robot serpente siano ben più idonee agli scopi esplorativi.

Il robot serpente (credit: Carnegie Mellon University)

Costruire in laboratorio un robot versatile nei movimenti come un serpente non è stato ovviamente banale; ma chi se non un vero serpente (in questo caso il serpente a sonagli Sidewinder) poteva fornire le dritte giuste su come muoversi, fare giri veloci e all'occorrenza avvolgersi attorno ad un supporto?

Grazie alla collaborazione con gli scienziati del Georgia Institute of Technology è stato così possibile analizzare nel dettaglio i movimenti dei crotali scoprendo che il complesso movimento di un sidewinder può essere descritto in termini di due moti ondosi - verticali e orizzontali. E' proprio agendo sulla fase e l'ampiezza di queste onde che i serpenti riescono a manovrare agilmente e rapidamente.

Il robot sulla sabbia
Credit: N. Zevallos and C. Gong

"La costruzione (e programmazione) del movimento di questi robot è un lavoro che va avanti da alcuni anni" afferma Howie Choset, responsabile del progetto. "E' stato però solo grazie allo studio dei sidewinders che abbiamo imparato come rendere queste manovre efficienti e 'semplici'. Questo ha reso i nostri robot modulari degli strumenti molto preziosi per le attività di ricerca urbana e soccorso, controllo delle centrali nucleari a rischio e persino in archeologia".

Il lavoro, pubblicato poche settimane fa sulla rivista PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences), mostra le potenzialità raggiunte da questo robot (inclusa quella di salire avvolgendosi sul supporto) e completa idealmente i dati presentati su Science lo scorso anno centrati sul movimento "a serpente" sulle dune sabbiose (che in natura richiede l'attivazione di centinaia di muscoli mentre qui è semplificato in una combinazione di onde verticali e orizzontali).

Lo studio del movimento del serpente sulla sabbia

In modo analogo è stato possibile comandare il robot affinché si arrampicasse su oggetti verticali ... come la gamba di questo ricercatore.

Video della presentazione del robot serpente

Alcuni dati sul robot: 5 centimetri di diametro per 40 centimetri di lunghezza; il corpo è costituito da 16 giunti ciascuno dei quali posto perpendicolarmente al precedente, una struttura che consente di assumere diverse configurazioni e di emulare lo spostamento, ben più complesso, del serpente naturale.

Infine, un video riassuntivo delle capacità di questo robot

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Fonti e link utili
- Sidewinding with minimal slip: Snake and robot ascent of sandy slopes
Hamidreza Marvi et al, Science 10 October 2014: Vol. 346 no. 6206 pp. 224-229

-  Snake robot uncovers secrets to sidewinders' maneuverability
Stamper SA et al, Proc Natl Acad Sci U S A. 2015 May 12;112(19):5870-1
-  Snake Robots! Slithering Machines Could Aid Search-and-Rescue Efforts
livescience.com
- Biorobotics Lab (indice video e foto)
http://biorobotics.ri.cmu.edu/media/index.html