ScaFi nuota come un pesce: il robot subacqueo che imita i movimenti naturali
Muoversi sott’acqua senza affidarsi alle tradizionali eliche, ma riproducendo il movimento fluido di un pesce. È il principio alla base di ScaFi, un nuovo robot subacqueo sviluppato dai ricercatori della NYU Tandon School of Engineering.
Il progetto punta a rendere la locomozione dei robot acquatici più simile a quella degli animali che popolano fiumi e laghi. Al posto di un sistema di propulsione convenzionale, ScaFi utilizza infatti una coda flessibile capace di piegarsi e oscillare, generando la spinta necessaria per avanzare nell’acqua.
La soluzione potrebbe risultare particolarmente interessante per lo sviluppo di robot destinati all’esplorazione e al monitoraggio degli ambienti acquatici, soprattutto quando è necessario operare in contesti differenti per dimensioni e caratteristiche delle correnti.
Una coda flessibile permette a ScaFi di nuotare
Il cuore del progetto è una struttura relativamente semplice. La coda di ScaFi viene realizzata utilizzando aste in fibra di vetro e tessuto, materiali che consentono alla struttura di deformarsi durante il movimento.
Un motore agisce su due cavi sovrapposti, tirandoli in modo da provocare la flessione della coda. La struttura assume così una forma simile a una S e oscilla alternativamente da un lato all’altro.
È proprio questa deformazione continua a produrre il movimento del robot, richiamando il principio utilizzato naturalmente dai pesci durante il nuoto.
Uno degli aspetti più interessanti del sistema riguarda però la sua modularità. Il meccanismo di base può rimanere sostanzialmente invariato mentre i ricercatori modificano parametri come la lunghezza e il diametro delle aste.
In questo modo è possibile costruire code di dimensioni differenti senza dover riprogettare completamente il sistema di propulsione. Una caratteristica che potrebbe facilitare l’adattamento del robot a scenari molto diversi, dai corsi d’acqua relativamente piccoli fino ad ambienti più estesi.
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Dai modelli da 60 centimetri a quello da 2,9 metri
Per verificare il comportamento della tecnologia in condizioni reali, i ricercatori hanno realizzato e sperimentato diverse configurazioni di ScaFi.
I prototipi testati avevano lunghezze di circa 0,6 metri, 1,1 metri e 2,9 metri e sono stati messi alla prova sia nei corsi d’acqua sia nel Lago di Ginevra. I test hanno evidenziato differenze significative nel comportamento delle varie dimensioni.
I robot più piccoli si sono dimostrati più maneggevoli ed efficienti, caratteristiche particolarmente utili quando è necessario cambiare rapidamente direzione o muoversi in spazi più limitati. Le versioni di dimensioni maggiori, invece, hanno mostrato una migliore capacità di mantenere il proprio comportamento in presenza della corrente.
Le prove hanno inoltre messo in evidenza un’altra caratteristica importante per un robot destinato all’esplorazione sul campo: i prototipi hanno continuato a operare autonomamente anche dopo la perdita del segnale GPS.
La robotica subacquea guarda sempre più alla natura
ScaFi rappresenta un esempio di come la biomimetica possa offrire soluzioni alternative ai sistemi tradizionali utilizzati nella robotica. Invece di affidarsi esclusivamente a eliche e propulsori rigidi, il progetto sfrutta una struttura deformabile che cerca di riprodurre un meccanismo già perfezionato dalla natura.
La possibilità di modificare facilmente le dimensioni della coda potrebbe inoltre consentire di sviluppare versioni dello stesso robot ottimizzate per ambienti acquatici differenti.
Il progetto mostra quindi una strada interessante per i futuri robot subacquei, nei quali strutture flessibili, modularità e locomozione ispirata agli animali potrebbero diventare strumenti utili per esplorare e studiare fiumi, laghi e altri ecosistemi acquatici.
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