Il robot bio-ispirato può volare e immergersi
October 11, 2019
Un drone come un pesce volante
Un robot bio-ispirato utilizza l'acqua dell'ambiente per creare un gas propellente e partire dalla superficie dell'acqua. Il robot è stato sviluppato dai ricercatori dell'Imperial College di Londra. Può volare per circa 26 metri dopo il lancio e potrebbe essere utilizzato per prelevare campioni d'acqua in ambienti pericolosi e confusi come le inondazioni o il monitoraggio dell'inquinamento marino, secondo quanto riportato dal team di Mirko Kovac sulla rivista Science Robotics.
I robot che possono spostarsi dall'acqua all'aria sono auspicabili in determinate situazioni. Il lancio, tuttavia, richiede una grande quantità di energia, che finora è stata difficile da ottenere con piccoli robot. Ora i ricercatori hanno inventato un sistema che richiede solo 0,2 grammi di polvere di carburo di calcio in una camera di combustione. L'unica parte mobile è una piccola pompa che preleva l'acqua dall'ambiente in cui si trova il robot, come un lago o un oceano.
L'acqua viene poi messa a contatto con la polvere di carburo di calcio in una camera di reazione e produce gas acetilene infiammabile. Quando il gas si infiamma e si espande, spinge fuori l'acqua come un getto di propulsione che "spara" il robot fuori dall'acqua e lo spinge in un volo planato fino a 26 metri.
"La transizione dall'acqua all'aria è un processo che richiede molta energia e che è difficile da realizzare con un oggetto volante di piccole dimensioni che deve essere facile da pilotare", spiega Mirko Kovac, direttore dell'"Aerial Robotics Laboratory" dell'Imperial College di Londra e del "Materials and Technology Center of Robotics" dell'Empa. "Abbiamo utilizzato sostanze chimiche reattive all'acqua per ridurre la quantità di materiali che il robot doveva trasportare. Poiché la camera si riempie passivamente e l'acqua dell'ambiente agisce come un pistone, possiamo creare un ciclo di combustione completo con una sola parte in movimento, la pompa che mescola l'acqua con il carburante. "
Il team ha testato il robot in laboratorio, in un lago e in una vasca di onde ed è riuscito a dimostrare che può sollevarsi dalla superficie dell'acqua anche in condizioni piuttosto difficili. Mentre robot simili hanno spesso bisogno di condizioni tranquille per sollevarsi dall'acqua, la rielaborazione del team crea una forza pari a 25 volte il suo peso. Pertanto, la probabilità che il robot riesca a superare le onde e a decollare aumenta.
Il robot, leggero solo 160 grammi, può "saltellare" più volte dopo aver riempito il suo serbatoio d'acqua. Questo potrebbe consentirgli di galleggiare sull'acqua senza bisogno di energia aggiuntiva e di prelevare campioni in diversi punti, risparmiando molta energia su distanze più lunghe rispetto a un robot azionato elettricamente.
Il team sta lavorando per costruire nuovi robot con materiali avanzati ed eseguire prove sul campo con i robot in una varietà di ambienti, tra cui il monitoraggio della barriera corallina e delle piattaforme offshore.
"Questo tipo di robot a bassa potenza e senza rete potrebbe essere davvero utile in ambienti che di solito richiedono molto tempo e risorse, anche dopo disastri come inondazioni o incidenti nucleari", aggiunge Raphael Zufferey, autore principale dello studio.