Il robot tartaruga che nuota in mare e cammina sulla terra (VIDEO)
Grazie alla morfogenesi adattiva, ART può comportarsi sia una tartaruga marina che come una testuggine terrestre
[18 Ottobre 2022]
I ricercatori della School of Engineering and Applied Science della Yale University hanno creato un robot in grado di trasformare le sue zampe in pinne per poi tuffarsi e nuotare nell’acqua, il tutto grazie a un processo che hanno chiamato “morfogenesi adattiva” e che descrivono nello studio “Multi-environment robotic transitions through adaptive morphogenesis” pubblicato su Nature e che è in copertina dell’ultimo numero della prestigiosa rivista scientifica.
Il robot ART (Amphibious Robotic Turtle) si ispira alle tartarughe acquatiche e terrestri rettili la cui documentazione fossile risale a oltre 110 milioni di anni. La principale ricercatrice dello studio, Rebecca Kramer-Bottiglio, spiega che «Le tartarughe terrestri e acquatiche condividono corpi simili, con quattro arti e un guscio, ma hanno forme degli arti e andature distintive adattate al loro ambiente specifico. Le tartarughe marine hanno pinne allungate per nuotare, mentre le testuggini e tartarughe terrestri hanno zampe arrotondate per sopportare il peso mentre camminano».
Il robot è dotato di arti morphing che possono adattare la loro forma, rigidità e comportamento all’ambiente e i ricercatori di Yale spiegano che «Gli arti utilizzano materiali a rigidità variabile e muscoli artificiali per trasformare la loro forma durante il passaggio da un ambiente all’altro. Nel suo stato con le gambe, ART può camminare sulla terra con una varietà di andature terrestri a quattro zampe. Dopo aver raggiunto uno specchio d’acqua, ART può quindi trasformare le sue gambe in pinne, consentendogli di nuotare con andature acquatiche basate su portanza e resistenza». Come ha scritto Karl Ziemelis, physical sciences editor di Nature, «Si può quasi pensare alla [morfogenesi adattiva] come a una forma di evoluzione su richiesta».
Il robot si differenzia dagli altri robot anfibi perché sfrutta l’adattamento della forma per utilizzare le stesse parti per la propulsione sia in acqua che in terra. Altri approcci aggiungono più meccanismi propulsivi allo stesso robot, utilizzandone uno diverso in ciascun ambiente, il che può portare a inefficienze energetiche.
Gli altri autori dello studio sono, della Yale University sono Robert Baines, Sree Kalyan Patiballa (attualmente all’University of Alabama), Joran Booth, Luis Ramirez, Thomas Sipple e Andonny Garcia e Frank Fish della West Chester University. La Kramer-Bottiglio sottolinea che «I nostri risultati dimostrano che la morfogenesi adattiva può migliorare l’efficienza dei robot che si spostano attraverso più ambienti».
Ma a cosa serve un robot anfibio ispirato alle tartarughe marine e alle testuggivi terrestri? Per i ricrcatori le potenziali applicazioni sono numerose. Il laboratorio della Kramer-Bottiglio si è concentrato su applicazioni che includono il monitoraggio degli ecosistemi lungo le coste, il supporto ai subacquei e all’agricoltura oceanica. Il robot aiuterà anche i ricercatori a studiare la fisica della locomozione nella complessa zona di “surf” – dove onde, correnti e torbidità rendono particolarmente difficile la navigazione per i dispositivi robotici – e altre zone di transizione ambientale.