Formiche robot. Perché no?!

Yasemin Ozkan-Aydin, assistente professore di ingegneria elettrica all’Università di Notre Dame negli Stati Uniti, ha cercato di ricreare nel campo della robotica aerea e subacquea i comportamenti collettivi di formiche, api e uccelli per risolvere problemi e superare ostacoli.

Nella ricerca pubblicata su Science Robotics, Ozkan-Aydin illustra come ha costruito robot a più gambe in grado di muoversi in ambienti difficili e svolgere compiti collettivamente, imitando le controparti del mondo naturale. Le gambe potrebbero offrire un supporto efficace al corpo del robot, facilitando l’attraversamento di ostacoli e consentendo una rapida manovrabilità per muoversi anche in ambienti difficili come terreni accidentati e spazi ristretti. Yasemin ha ipotizzato inoltre che una connessione fisica tra i singoli robot potrebbe essere utile per eseguire compiti che sono al di là della capacità della singola unità; in queste situazioni i robot si collegano fisicamente tra loro per formare un sistema più grande a più gambe e insieme cercano di risolvere il problema, proprio come le formiche.

Quando le formiche raccolgono o trasportano oggetti, se una incontra un ostacolo, il gruppo la raggiunge e lavorano insieme per superarlo, o, se c’è un buco nel percorso, formano un ponte in modo che le altre formiche possano attraversarlo. Proprio da queste situazioni Ozkan-Aydin ha deciso di prendere spunto per il suo studio. “Attraverso la robotica siamo in grado di acquisire una migliore comprensione delle dinamiche e dei comportamenti collettivi di questi sistemi biologici ed esplorare come potremmo essere in grado di utilizzare questo tipo di tecnologia in futuro”, ha dichiarato il professore.

Utilizzando una stampante in 3D, ha costruito robot a quattro zampe di 15/20 centimetri di lunghezza; ciascuno dotato di una batteria ai polimeri di litio, un microcontrollore e tre sensori: un sensore di luce nella parte anteriore e due sensori tattili magnetici nella parte anteriore e posteriore, che consentono ai robot di connettersi tra loro. Non sono stati necessari sensori aggiuntivi per rilevare gli ostacoli poiché la flessibilità delle gambe permette ai robot di superarli.

Ozkan-Aydin ha iniziato il suo studio all’inizio del 2020, all’inizio della pandemia di COVID-19. Ha stampato ogni robot, lo ha costruito e poi ha fatto degli esperimenti a casa, nel suo cortile o al parco giochi con suo figlio, testando i singoli robot sull’erba, sulle foglie, sulle ghiande, sulla moquette a pelo lungo e anche su blocchi di legno rettangolari incollati su pannelli per ricreare un terreno accidentato. Quando una singola unità si bloccava, veniva inviato un segnale a tutti gli altri robot, che si collegavano tra loro e andavano ad aiutare e supportare l’unità in difficoltà lavorando tutte insieme.

Molti sono i miglioramenti ancora da apportare al design di questi robot e alle loro batterie, che devono essere piccole e in grado di fornire energia idealmente per dieci ore, ma lo scienziato si aspetta che i risultati di questo studio possano essere utilizzati per creare sciami con più gambe a basso costo da usare in situazioni impreviste come operazioni di ricerca e salvataggio, trasporto di oggetti, esplorazione dello spazio e monitoraggio ambientale.