Robot che simulano il movimento animale

Abbiamo già affrontato l'argomento in un altro post, in cui si discuteva sul movimento volante di alcuni insetti, come le libellule, prese a modello per replicarne il volo in alcuni robot che, in un futuro più o meno prossimo, verranno utilizzati per la sorveglianza o le operazioni di ricerca e soccorso.

Questi robot non sono gli unici a prendere ispirazione dal regno animale: se immaginiamo l'intera panoramica dei movimenti possibili in natura, come l'arrampicata, la corsa veloce (il ghepardo, ad esempio) o il volo, tutta la tecnologia sviluppata nell' ultimo secolo dall' essere umano non è assolutamente in grado di pareggiare i conti con i modelli biologici ai quali ci si ispira.

Da sempre, l'essere umano si è ispirato alla natura per la costruzione delle sue macchine: basti pensare ai primi modelli di aliante, studiati per imitare il volo planato degli uccelli, o a recenti sviluppi della tecnologia robotica, come Big Dog, che simula la camminata di un cane.

Tuttavia, non si è ancora riusciti a replicare completamente l'intricato insieme di meccanismi che porta gli essere viventi a raggiungere elevatissimi gradi di perfezione nel movimento. Se guardiamo all' essere umano, ad esempio, e al suo modo di camminare, viene spesso descritto come "una serie di cadute controllate", che richiedono equilibrio e controllo totale (e istantaneo) su oltre una trentina di ossa e muscoli.

La sfida per i ricercatori in campo robotico è ora quella di replicare alla perfezione i meccanismi del movimento osservabili in natura. Per fare questo, è necessario che diverse branche della scienza, dalla robotica alla biologia animale, lavorino passo passo per raggiungere un scopo comune: la comprensione e la riproduzione, per tentativi e fallimenti, di ciò che la natura ha impiegato millenni a raggiungere.

E' quello che sta cercando di fare Sangbae Kim, ricercatore dell' MIT che da anni dedica il suo lavoro alla riproduzione del movimento animale nei robot. Le sfide sono molte e complesse, ma i suoi sforzi si stanno concentrando sulla riproduzione di due tipi di movimento: l'arrampicata e la corsa veloce.

Nel primo caso, il modello animale a cui ci si ispira è il gecko: il sistema di arrampicata del gecko non è soltanto una questione di aderenza attraverso "ventose naturali", ma si compone di un intricato apparato di sensori biologici, che determinano l'inclinazione della superficie sulla quale cammina l'animale, regolando di conseguenza il grado di aderenza da applicare.

Il meccanismo di aderenza, chiamato aderenza direzionale, è stato scoperto nel 2006 ed è proprio quello che Kim sta cercando di replicare nel suo gecko robotico, Stickybot, che potrebbe trovare impiego in tutti quei campi in cui sia richiesta una certa capacità di arrampicata su superfici poco aderenti per i metodi tradizionali, o troppo pericolose per l'essere umano.

Nel caso invece della corsa veloce, il modello animale è differente: il ghepardo. Kim spera di poter sviluppare, entro un paio d'anni, un modello in grado di correre ad oltre 50 km/h, segnando un record per il movimento veloce in campo robotico.

In questo caso, non si punta l'attenzione solo sul movimento veloce degli arti, ma anche su altre caratteristiche che rendono il ghepardo l'animale terrestre più veloce di tutti: la flessibilità del suo sistema osseo che si comporta come una molla, conferendo un ulteriore "boost" in velocità all' animale durante la corsa.

Per quanto la replica di questi movimenti sia una faccenda aestremamente complessa, il problema più grande rimane, come sempre, l'alimentazione energetica di questi prototipi: per il movimento è richiesta una ingente quantità di energia, che forse potrebbe essere fornita da nuovi modelli di batterie super-performanti, ma che rimane comunque uno dei problemi più grossi da risolvere.

Qui sotto, il video sul movimento di Stickybot:

Febbraio 2011

Sangbae Kim è stato battuto sul tempo dalla Boston Dynamics nella progettazione di un robot in grado di correre come un ghepardo. I celebri laboratori di robotica hanno ideato Cheetah, un robot dalle sembianze di un ghepardo che sarà capace di correre ad oltre 50 km/h.

Pubblicato il: sabato, settembre 26, 2009