Da decenni, gli scienziati lavorano alla realizzazione di robot senza arti, simili a serpenti, che potrebbero rivelarsi utili in situazioni di ricerca e salvataggio, navigando tra le macerie per trovare e assistere i sopravvissuti. Grazie ai loro corpi snelli e flessibili, questi robot possono muoversi agevolmente attraverso spazi ristretti e ingombri, come i campi di detriti, dove robot con gambe o ruote e soccorritori umani tendono a fallire.
Tuttavia, anche i robot senza arti più avanzati non sono ancora riusciti a eguagliare l’agilità e la versatilità di vermi e serpenti in terreni difficili. Anche il piccolo verme nematode Caenorhabditis elegans, che possiede un sistema nervoso relativamente semplice, riesce a navigare attraverso ambienti fisici complessi.
Sopravvivere alla Carestia Post-Nucleare: Una Guida Essenziale
Nel nostro team di robotici e fisici, abbiamo deciso di esplorare questa discrepanza nelle prestazioni. Invece di rivolgerci alle neuroscienze per una risposta, abbiamo scelto di concentrarci sulla biomeccanica, con l’obiettivo di costruire un modello robotico che utilizzasse un meccanismo simile a quello con cui vermi e serpenti generano il loro movimento.
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Undulatori e Intelligenza Meccanica
Nel corso di migliaia di anni, gli organismi hanno sviluppato sistemi nervosi complessi che consentono loro di percepire l’ambiente fisico, elaborare queste informazioni ed eseguire movimenti corporei precisi per aggirare gli ostacoli.
In robotica, gli ingegneri progettano algoritmi che raccolgono informazioni dai sensori presenti sul corpo del robot – una sorta di sistema nervoso robotico – e utilizzano queste informazioni per decidere come muoversi. Questi sistemi e algoritmi sono solitamente complessi.
Il nostro team ha voluto scoprire un modo per semplificare questi sistemi, evidenziando approcci controllati meccanicamente per affrontare gli ostacoli senza la necessità di sensori o calcoli. Per fare ciò, ci siamo ispirati agli esempi biologici.
Gli animali non si affidano esclusivamente ai loro neuroni – cellule cerebrali e nervi periferici – per controllare il movimento. Utilizzano anche le proprietà fisiche del loro corpo, ad esempio l’elasticità dei muscoli, per reagire spontaneamente all’ambiente, prima ancora che i loro neuroni possano rispondere.
Costruire un Robot Meccanicamente Intelligente
Per rispondere a questa sfida, il nostro team ha costruito un nuovo robot chiamato MILLR, per robot senza arti meccanicamente intelligente, ispirato alle due fasce di muscoli presenti su serpenti e vermi. MILLR utilizza due cavi controllati indipendentemente che tirano ciascuna giuntura a sinistra e a destra, bilateralmente.
Nel nostro studio pubblicato su Science Robotics, abbiamo scoperto che questo metodo consente al robot di muoversi spontaneamente attorno agli ostacoli senza dover percepire l’ambiente circostante e cambiare attivamente la postura del corpo per adattarsi all’ambiente.
Testare MILLR
Per indagare i benefici dell’intelligenza meccanica, abbiamo costruito piccoli percorsi ad ostacoli e abbiamo inviato attraverso di essi vermi nematodi per vedere come si comportavano. Abbiamo inviato MILLR attraverso un percorso simile e confrontato i risultati.
MILLR si è mosso attraverso il suo percorso quasi efficacemente quanto i vermi reali. Abbiamo notato che i vermi effettuavano lo stesso tipo di movimenti corporei quando si scontravano con gli ostacoli, proprio come faceva MILLR.
I principi dell’intelligenza meccanica potrebbero estendersi oltre il regno dei nematodi. Le ricerche future potrebbero esplorare la progettazione di robot basati su una varietà di altri tipi di organismi per applicazioni che vanno dalla ricerca e salvataggio all’esplorazione di altri pianeti.
Fonte: techxplore.com
