Robot Twisted Naviga Labirinti Complessi Senza Uomini o Software

Un team di ricercatori della North Carolina State University e dell’Università della Pennsylvania hanno sviluppato robot morbidi in grado di navigare ambienti complessi senza intervento umano o software informatico.

L’articolo intitolato “Twisting for Soft Intelligent Autonomous Robot in Unstructured Environments” è stato pubblicato nei Proceedings of the National Academy of Sciences.

Dimostrando Intelligenza Fisica

Jie Yin è l’autore principale dell’articolo di ricerca e professore associato di ingegneria meccanica e aerospaziale alla NC State.

“Questi robot morbidi dimostrano un concetto chiamato ‘intelligenza fisica’, che significa che il design strutturale e i materiali intelligenti sono ciò che consente al robot morbido di navigare in varie situazioni, anziché l’intelligenza computazionale”, afferma Yin.

I robot morbidi sono stati costruiti con elastomeri a cristalli liquidi nella forma di una striscia ritorta. Quando la striscia viene posata su una superficie che è di almeno 55 gradi Celsius, la parte della striscia che tocca la superficie si contrae. Allo stesso tempo, la parte della striscia esposta all’aria rimane la stessa. Ciò provoca un movimento di rotolamento e, man mano che la superficie si scalda, il robot si muove più velocemente.

“Questo è stato fatto in precedenza con aste lisce, ma quella forma ha uno svantaggio: quando incontra un oggetto, gira semplicemente su se stessa”, afferma Yin. “Il robot morbido che abbiamo creato nella forma di una striscia ritorta è in grado di superare questi ostacoli senza alcun intervento umano o informatico.”

Ottenendo la Navigazione Senza Software

Il robot è in grado di eseguire questo compito in due modi. Quando un’estremità della striscia incontra un oggetto, ruota leggermente per superare l’ostacolo. Quando la parte centrale del robot incontra un oggetto, “scatta”, cioè si verifica una rapida liberazione dell’energia di deformazione immagazzinata che fa saltare leggermente la striscia e riorientarla prima di atterrare. La striscia può scattare più di una volta prima di trovare l’orientamento giusto che le consente di superare l’ostacolo.

“In questo senso, è molto simile ai robot aspirapolvere che molte persone utilizzano nelle loro case”, afferma Yin. “Tuttavia, il robot morbido che abbiamo creato trae energia dall’ambiente e funziona senza alcun programmazione informatica.”

Yao Zhao è il primo autore dell’articolo e ricercatore post-dottorato alla NC State.

“Le due azioni, la rotazione e lo scatto, che consentono al robot di superare gli ostacoli, operano su un gradiente”, afferma Zhao. “Lo scatto più potente si verifica se un oggetto tocca il centro della striscia. Tuttavia, la striscia scatta anche se un oggetto tocca la striscia lontano dal centro, solo che è meno potente. E più si è lontani dal centro, meno pronunciato è lo scatto, fino a raggiungere l’ultimo quinto della lunghezza della striscia, che non produce alcuno scatto.”

Il team di ricercatori ha condotto numerosi esperimenti per dimostrare come il robot a forma di striscia possa navigare in vari ambienti labirintici. Hanno anche dimostrato che i robot morbidi funzionerebbero efficacemente in ambienti desertici, poiché possono salire e scendere pendii di sabbia sciolta.

“Questo è interessante e divertente da guardare, ma più importante ancora, fornisce nuove informazioni su come possiamo progettare robot morbidi in grado di raccogliere energia termica da ambienti naturali e superare autonomamente ambienti complessi e non strutturati come strade e deserti duri.” Yin afferma.

L’articolo è stato anche co-autore da studenti di dottorato della NC State Yinding Chi, Yaoye Hong e Yanbin Li; nonché Shu Yang, che è il professore Joseph Bordogna di Scienza e Ingegneria dei Materiali all’Università della Pennsylvania.