Immagina una comunità distrutta da un incendio, con il paesaggio segnato dal fuoco e da materiali tossici. Un esercito (o meglio uno sciame) di minuscoli robot, ciascuno grande quanto il palmo di una mano, si diffonde nella zona, mappando il territorio, cercando sopravvissuti e monitorando l’avanzamento delle fiamme. Questo scenario futuristico sta prendendo forma grazie al lavoro di alcuni ricercatori della Tufts University (Stati Uniti), i quali hanno progettato dei robot stampabili in 3D che potrebbero costituire la base per sciami in grado di operare con efficacia in ambienti ostili.
Sciami di robot con la stampa 3D: il progetto della Tufts University
Ancora oggi la creazione di sciami robotici rimane una sfida complessa per università e aziende. Parliamo di una flotta di minuscoli robot che devono operare in perfetta sincronia per essere impiegati in scenari di emergenza, come cataclismi o incendi.
Per anni, la ricerca si è concentrata sullo sviluppo di algoritmi avanzati per ottimizzare il controllo di questi robot, e per permettere loro di condividere informazioni e adattarsi dinamicamente alle circostanze. Tuttavia, solo recentemente ricercatori come Markus Nemitz, assistente professore di ingegneria meccanica alla Tufts University, e il suo studente Cem Aygül hanno riconosciuto l’importanza di risolvere anche il problema dei costi nella costruzione di questi sciami.
Per fortuna, grazie alla stampa 3D (una tecnologia che ha già mostrato ottimi risultati in altri settori), i due ricercatori sono riusciti a progettare dei robot che possono essere “fabbricati” in poche ore, riducendo non solo i costi “ma anche i tempi di produzione in modo che teoricamente si possano stampare centinaia di robot in un giorno“.
Resilienza e versatilità: sciami di robot pronti per ogni sfida
Uno degli aspetti più interessanti dei robot da loro progettati è la loro resistenza, ottenuta grazie a una progettazione innovativa che mescola componenti rigidi e semi-morbidi. Questo design conferisce loro una straordinaria capacità di resistere agli impatti. Mentre i robot tradizionali, come il noto “Spot” di Boston Dynamics, sono completamente rigidi, quelli di Nemitz possono sopravvivere a condizioni estreme.
Inoltre, la combinazione di materiali morbidi e rigidi permette ai robot di adattarsi ai diversi tipi di terreno in modo molto più fluido. Questo design, che richiama la struttura anatomica di mammiferi e rettili, congiunge rigidità e flessibilità, permettendo ai robot di camminare su terreni accidentati, sabbiosi o ripidi senza perdere stabilità.
A differenza dei robot rigidi, che devono correggere continuamente il proprio movimento per rimanere in piedi su superfici irregolari, quelli progettati da Nemitz “hanno un modello di movimento più fluido quando camminano sul terreno, adattandosi facilmente alle irregolarità della superficie“.
Tra l’altro, la stampa 3D permette anche di sfruttare più materiali contemporaneamente. In questo modo sia i componenti semi-morbidi che quelli morbidi vengono costruiti contemporaneamente. “L’elettronica viene aggiunta manualmente a metà stampa, ma questo passaggio può anche essere automatizzato“, dice Nemitz.
Adattabilità a missioni complesse: dal soccorso all’ambiente
Le applicazioni pratiche per questi robot sono molteplici. In primo luogo, l’utilizzo di sciami robotici basati su questi robot sarebbe di grande aiuto in situazioni di emergenza, come il soccorso in caso di terremoti, incendi o disastri naturali.
“Forse ricorderete che nel 2018 c’era una squadra di calcio intrappolata nel sistema di grotte di Tham Luang Nang Non in Thailandia. Non esisteva un sistema robotico in grado di accedervi a causa della combinazione di canali stretti, superfici rocciose e ambienti sottomarini. In teoria, si potrebbero stampare rapidamente robot con nuove funzionalità combinate per navigare in questi ambienti complessi per inviare messaggi e rifornimenti“.
Inoltre, la possibilità di stampare rapidamente e personalizzare ogni singolo robot per missioni specifiche apre scenari estremamente promettenti. Se un’area di operazione richiede robot con caratteristiche particolari, come l’abilità di navigare in ambienti acquatici o affrontare terreni rocciosi, questo robot potrebbe essere facilmente adattato in base alla situazione.
Oltre alle applicazioni per il soccorso, questi robot sono destinati a rivoluzionare anche il monitoraggio ambientale. Nemitz e il suo team hanno infatti lavorato in parallelo su applicazioni specifiche per lo sminamento e il monitoraggio ambientale, compreso il monitoraggio delle condizioni e della posizione mutevoli dei ghiacciai.
