Gli ingegneri costruiscono un robot simile a un calamaro per l’esplorazione subacquea
Gli ingegneri dell’Università della California-San Diego hanno creato un robot simile a un calamaro per l’esplorazione subacquea. Il robot non è collegato e può spingersi da solo utilizzando getti d’acqua. Ha anche superato le sfide elettriche, come la capacità di trasportare sensori, in particolare una fotocamera.
Michael T. Tolley è uno degli autori senior della ricerca e professore presso il Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale della UC San Diego.
“In sostanza, abbiamo ricreato tutte le caratteristiche chiave che i calamari utilizzano per il nuoto ad alta velocità”, ha detto Tolley. “Questo è il primo robot senza legami in grado di generare impulsi di getto per una rapida locomozione come il calamaro e può ottenere questi impulsi di getto modificando la forma del corpo, il che migliora l’efficienza del nuoto”.
La ricerca è stata pubblicata su Bioinspiration and Biomimetics.
Il robot ispirato al calamaro è costituito da materiali morbidi come il polimero acrilico, nonché alcune parti più rigide, stampate in 3D e tagliate al laser. I robot morbidi sono più sicuri per pesci e coralli quando si tratta di esplorazione subacquea, poiché i robot rigidi potrebbero danneggiarli. Tuttavia, c’è un aspetto negativo. I robot morbidi sono spesso più lenti e meno efficienti nelle manovre.
Il team di ricerca era composto da robotisti ed esperti di simulazione al computer. Il gruppo ha guardato verso i calamari a causa della loro capacità di viaggiare a velocità elevate. I cefalopodi raggiungono questa velocità attraverso un meccanismo di propulsione a getto.
Traendo ispirazione dai calamari, il team ha progettato il robot in modo che possa prendere l’acqua nel suo corpo e immagazzinare energia elastica nella sua pelle e nelle costole flessibili. L’energia viene quindi rilasciata dal robot comprimendo il suo corpo, provocando un getto d’acqua che spinge il robot.
Quando non è in movimento, il robot ha la forma di una lanterna di carta e le sue nervature sono flessibili e agiscono come molle. Ogni estremità del robot ha una piastra circolare dove si collegano le nervature, una delle quali è collegata a un ugello che aspira ed espelle l’acqua. Affinché l’acqua venga espulsa, il corpo del robot deve contrarsi. La piastra rimanente viene quindi utilizzata per contenere sensori, come una fotocamera impermeabile.
Testare il robot
Il robot squid è stato testato nel laboratorio del professor Geno Pawlak, che si trova presso il dipartimento di ingegneria meccanica e aerospaziale della UC San Diego. In seguito a questi test, è stato inviato alle vasche dell’UC San Diego Birch Aquarium presso la Scripps Institution of Oceanography.
Il robot è stato in grado di essere guidato regolando l’ugello e l’impermeabilizzazione dei componenti elettrici, come la batteria e la fotocamera, si è rivelata efficace. Il dispositivo ha viaggiato a una velocità di circa 18-32 centimetri al secondo, ovvero circa mezzo miglio all’ora. La velocità è impressionante, essendo più veloce della maggior parte dei robot morbidi.
Caleb Christianson, un ingegnere senior di dispositivi medici presso Dexcom, ha guidato lo studio nel gruppo di ricerca.
“Dopo essere stati in grado di ottimizzare il design del robot in modo che potesse nuotare in una vasca in laboratorio, è stato particolarmente emozionante vedere che il robot è stato in grado di nuotare con successo in un grande acquario tra coralli e pesci, dimostrando la sua fattibilità per le applicazioni del mondo reale “, ha detto Christianson.
Dopo aver testato vari modelli diversi dell’ugello, il team ne ha finalmente trovato uno per aumentare l’efficienza del robot, oltre a farlo manovrare e viaggiare a velocità più elevate. Uno dei principali fattori che hanno contribuito a questa scoperta è stata la simulazione della propulsione a getto, guidata dal professor Qiang Zhu e dal suo team del Dipartimento di Ingegneria Strutturale della UC San Diego.
