Nuovi droni delle dimensioni di insetti resistenti alle collisioni

Dopo molti tentativi precedenti nel campo, i ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (MIT) sono riusciti a implementare l’agilità degli insetti in piccoli robot volanti. Come in molti casi di tecnologia robotica, il team ha cercato ispirazione nella natura. Gli insetti sono estremamente acrobatici e resistenti alle collisioni in volo e possono navigare efficientemente in condizioni mutevoli come raffiche di vento e ostacoli.

Il professor Kevin Yufeng Chen è colui che ha costruito il sistema. È un membro del Dipartimento di Ingegneria Elettrica e Informatica e del Laboratorio di Elettronica.

La ricerca è stata pubblicata sulla rivista IEEE Transactions on Robotics. Gli autori includono Zhiijian, studente di dottorato del MIT; Siyi Xu, studente di dottorato dell’Università di Harvard; e Pakpong Chiraattananon, robotista della City University di Hong Kong.

Robot aerei alimentati da attuatori morbidi

I robot aerei si basano su una nuova classe di attuatori morbidi che consentono loro di superare diverse sfide fisiche nel volo reale. Secondo Chen, i robot potrebbero eventualmente essere utilizzati dagli esseri umani per impollinare le colture o ispezionare le macchine in spazi ristretti.

I droni attuali richiedono spazi aperti a causa della loro incapacità di operare in spazi ristretti, principalmente a causa del fatto che non possono gestire le collisioni.

“Se guardiamo la maggior parte dei droni di oggi, sono generalmente abbastanza grandi”, dice Chen. “La maggior parte delle loro applicazioni coinvolge il volo all’aperto. La domanda è: puoi creare robot di scala insetto che possano muoversi in spazi molto complessi e ingombri?”

Secondo Chen, “La sfida di costruire piccoli robot aerei è immensa”.

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Alternative ai motori ridotti di scala

Una delle principali limitazioni dei droni di grandi dimensioni è che richiedono motori che perdono efficienza quando vengono ridotti di scala, il che è il motivo per cui Chen afferma che ci devono essere alternative.

L’alternativa principale fino a questo punto è stata un attuatore piccolo e rigido realizzato con materiali ceramici piezoelettrici. Questi materiali erano responsabili della prima generazione di piccoli robot volanti. Tuttavia, sono fragili, il che rende difficile per i robot sostenere le collisioni.

Chen ha fatto affidamento su attuatori morbidi per sviluppare un robot più affidabile, e a differenza di quelli rigidi, sono costituiti da cilindri di gomma sottili rivestiti di nanotubi di carbonio. Attraverso il processo di allungamento e contrazione ripetuto causato dalle forze elettrostatiche prodotte, le ali del drone possono battere velocemente.

I nuovi attuatori possono battere 500 volte al secondo, simili a un insetto.

“Puoi colpirlo mentre sta volando e può riprendersi”, dice Chen. “Può anche eseguire manovre aggressive come capovolte in aria”.

Il drone simile a un insetto pesa solo 0,6 grammi, che è quasi equivalente alla massa di un’ape bumblebee grande.

“Se vuoi imparare come volano gli insetti, è molto istruttivo costruire un modello di robot in scala”, dice Chen. “Puoi perturbare alcune cose e vedere come influisce sulla cinematica o su come cambiano le forze dei fluidi. Ciò ti aiuterà a capire come volano quelle cose”.

Chen spera che i robot possano essere utilizzati in vari settori, come l’agricoltura, e le potenziali applicazioni includono la gestione delle colture e le missioni di ricerca e salvataggio.

“Tutte quelle cose possono essere molto impegnative per i robot di grandi dimensioni esistenti”, dice Chen.