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 è senza cavi e può propellersi utilizzando getti d’acqua. Ha anche superato le sfide elettriche, come ad esempio essere in grado di trasportare sensori, in particolare una telecamera.

Michael T. Tolley è uno degli autori principali della ricerca e un professore del Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale all’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 cavi che può generare impulsi di getto per una locomozione rapida come il calamaro e può raggiungere questi impulsi di getto cambiando la forma del suo corpo, il che migliora l’efficienza del nuoto.”

La ricerca è stata pubblicata su Bioispirazione e Biomimetica.

Il Robot Calamaro

Il robot ispirato al calamaro è costituito da materiali morbidi come polimeri acrilici, nonché da parti più rigide, stampate in 3D e tagliate con laser. I robot morbidi sono più sicuri per i pesci e le barriere coralline quando si tratta di esplorazione subacquea, poiché i robot rigidi potrebbero danneggiarli. Tuttavia, c’è un lato negativo. I robot morbidi sono spesso più lenti e meno efficienti nella manovra.

Il team di ricerca era composto da robotisti e esperti di simulazione computerizzata. Il gruppo si è rivolto ai calamari a causa della loro capacità di viaggiare a velocità elevate. I cefalopodi raggiungono questa velocità attraverso un meccanismo di propulsione a getto.

Traggono ispirazione dai calamari, il team ha progettato il robot in modo che possa prendere acqua all’interno del suo corpo e immagazzinare energia elastica nella sua pelle e nelle costole flessibili. L’energia viene quindi rilasciata dal robot comprimendo il suo corpo, risultando in un getto d’acqua che propelle il robot.

Quando non si muove, il robot mantiene la forma di una lanterna di carta, e le sue costole sono flessibili e agiscono come molle. Ogni estremità del robot ha un piatto circolare dove le costole si connettono, con uno collegato a una bocchetta che prende e espelle acqua. Affinché l’acqua venga espulsa, il corpo del robot deve contrarsi. Il piatto rimanente viene quindi utilizzato per tenere sensori, come una telecamera impermeabile.

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Test del Robot

Il robot calamaro è stato testato nel laboratorio del professor Geno Pawlak, situato nel Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale dell’UC San Diego. Dopo quei test, è stato inviato alle vasche dell’Acquario di Birch dell’UC San Diego presso l’Istituto di Oceanografia Scripps.

Il robot è stato in grado di essere diretto regolando la bocchetta, e l’impermeabilizzazione dei componenti elettrici, come la batteria e la telecamera, si è rivelata efficace. Il dispositivo ha viaggiato a una velocità di circa 18-32 centimetri al secondo, che è di circa mezza miglio all’ora. La velocità è impressionante, essendo più veloce della maggior parte dei robot morbidi.

Caleb Christianson, un ingegnere senior di dispositivi medici alla Dexcom, ha guidato lo studio all’interno del gruppo di ricerca.

“Dopo che siamo riusciti a ottimizzare il design del robot in modo che nuotasse in una vasca nel 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 idoneità per applicazioni nel mondo reale”, ha detto Christianson.

Dopo aver testato vari modelli diversi della bocchetta, il team ha finalmente trovato uno per aumentare l’efficienza del robot, nonché farlo manovrare e viaggiare a velocità più elevate. Uno dei principali fattori che hanno contribuito a quella scoperta è stata la simulazione della propulsione a getto, guidata dal professor Qiang Zhu e dal suo team nel Dipartimento di Ingegneria Strutturale all’UC San Diego.