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Jul 22, 2023

I robot lombrichi potrebbero aiutare gli astronomi a esplorare altri mondi

Quando progettano robot per l'esplorazione spaziale, ingegneri e sviluppatori spesso si rivolgono alla natura per trarre ispirazione. Dai serpenti ai bruchi fino ai pesci, esistono molti tipi diversi di movimenti naturali

Quando progettano robot per l'esplorazione spaziale, ingegneri e sviluppatori spesso si rivolgono alla natura per trarre ispirazione. Dai serpenti ai bruchi fino ai pesci, molti tipi diversi di movimenti naturali sono stati imitati dai corpi dei robot spaziali. L'ultimo di questi cosiddetti corpi robotici biomimetici proviene dall'Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) di Genova, Italia - ed è stato ispirato, tra tutti gli animali, dai lombrichi. Poiché i lombrichi si sono evoluti per sopravvivere in una varietà di tipi di terreno diversi, spesso dimenandosi in spazi ristretti, i loro corpi potrebbero essere perfetti per esplorare pianeti stranieri.

"Questo robot può essere un trampolino di lancio per capire perché l'approccio bio-ispirato è rilevante nello sviluppo di robot migliori per servire allo scopo e sicuramente ispirare lo sviluppo di altri robot", Riddhi Das, ricercatore post-dottorato presso l'IIT e primo autore di l'articolo sui lombrichi in Nature Scientific Reports, dice ad Astronomia. “Il nostro approccio bioispirato dimostra che un’attenta comprensione della biomeccanica interna aiuta a comprendere l’organismo reale e lo sviluppo di un robot che funzioni in modo simile”.

Il robot lombrico rientra nel campo della “robotica morbida”, in cui ingegneri e sviluppatori progettano robot con corpi morbidi e flessibili, solitamente costituiti da silicone o gomma.

"La robotica morbida è adatta per diversi compiti terrestri, in particolare per la gestione di oggetti delicati o flessibili", afferma Meera Day Towler, un ingegnere di ricerca senior presso il Southwest Research Institute che studia la robotica morbida. “Ciò include attività come l’agricoltura e la manipolazione degli alimenti. Questi stessi tipi di compiti sono utili nello spazio per aiutare a supportare le operazioni a bordo di una stazione spaziale”.

I robot morbidi sono preziosi perché possono allungare o torcere i loro telai flessibili per adattarsi o spostarsi in spazi più piccoli. Nel caso dei robot lombrichi di Das, potrebbero persino scavare nel terreno per evitare le dure condizioni superficiali che si trovano sui mondi vicini. Tuttavia, sebbene questi robot offrano alcuni vantaggi unici, presentano anche dei limiti. Towler ha aggiunto che queste macchine “non sono intrinsecamente adatte al vuoto dello spazio”. Questa sfida costringe scienziati come Das a lavorare su progetti di corpi che rendano i robot morbidi più resistenti al vuoto e quindi più versatili per l’implementazione.

A differenza della robotica morbida, la “robotica dura” si concentra su progetti di corpi robotici più strutturati realizzati con materiali rigidi come plastica o metalli, come i rover planetari. Dai bracci robotici alle ruote, questi “robot duri” possono essere progettati per trasportare carichi pesanti di materiale planetario, come campioni di roccia, o essere pronti a muoversi su terreni rocciosi o irregolari.

Secondo Martin Azkarate, ingegnere del sistema di navigazione robotica dell’Agenzia spaziale europea (ESA): “Il sottosistema di locomozione di un rover da esplorazione dipenderà sempre dal terreno di esplorazione target. Ad esempio, su Marte abbiamo visto solo rover su ruote perché questa è la modalità di locomozione più efficiente per attraversare i vasti terreni su Marte. Ma, ad esempio, quando si esplora un cratere lunare o i lucernari lunari, si potrebbero prevedere altri tipi di locomozione (camminare, saltare o robot simili a serpenti).”

In altre parole, sebbene i robot hard abbiano chiaramente punti di forza specifici, come la capacità di resistere ad ambienti estremi e trasportare carichi pesanti, non hanno la flessibilità dei robot soft.

Mentre organizzazioni spaziali come la NASA, l’ESA e persino le società spaziali private come SpaceX utilizzano robot morbidi e rigidi, Das e il suo team dell’IIT credevano che la chiave per rendere il loro robot lombrico adatto all’esplorazione spaziale fosse nel suo movimento.

"Ho cercato di comprendere l'importanza di alcune caratteristiche anatomiche del lombrico, il loro ruolo nel generare la locomozione sotterranea, e ho progettato un robot morbido peristaltico ispirandomi ad esso", afferma Das. “L’idea è nata dalla mancanza di veri robot scavatori disponibili fino ad oggi”.

La peristalsi è un tipo di movimento di compressione che i muscoli eseguono per spingersi in avanti. Questo movimento si verifica nell'esofago quando mangiamo, poiché il cibo si sposta verso lo stomaco dalla bocca attraverso la peristalsi.