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Jul 27, 2023

Robot dotati di gambe per aiutare la ricerca planetaria

Feifei Qian è il ricercatore capo di un finanziamento della NASA che potrebbe aiutare in modo significativo le esplorazioni planetarie. (Foto/per gentile concessione di Feifei Qian) Ogni notte in tutto il mondo, le persone alzano lo sguardo e vedono la luna.

Feifei Qian è il ricercatore capo di un finanziamento della NASA che potrebbe aiutare in modo significativo le esplorazioni planetarie.

(Foto/per gentile concessione di Feifei Qian)

Ogni notte in tutto il mondo, le persone alzano lo sguardo e vedono la luna. Alcune notti appare come una piccola scheggia; le altre notti è piena e illumina il cielo scuro. Di cosa è fatto questo satellite? Ha acqua? Ha mai sostenuto la vita animale o vegetale?

I robot aiutano da tempo gli scienziati a rispondere a queste e ad altre domande sulla Luna e sui pianeti che abbelliscono il nostro sistema solare. Tuttavia, i rover di oggi hanno generalmente ruote che potrebbero rimanere bloccate nel terreno dei pianeti, costringendoli a volte ad interrompere importanti missioni di esplorazione.

Feifei Qian, professore assistente WiSE Gabilan presso la USC Viterbi School of Engineering, sta guidando un progetto triennale finanziato dalla NASA per creare robot dotati di gambe che possano scivolare più facilmente attraverso superfici ghiacciate, sabbia incrostata e altri ambienti difficili da navigare, migliorare significativamente le capacità degli scienziati di raccogliere informazioni dai corpi planetari.

L’obiettivo generale di questo sforzo è capire come integrare la tecnologia robotica sia con la scienza planetaria che con la scienza cognitiva, per migliorare l’esplorazione assistita da robot degli ambienti planetari. Essenzialmente, questo progetto mira a creare robot e rover ad alta mobilità di prossima generazione che possano muoversi facilmente attraverso le superfici planetarie e supportare in modo flessibile gli obiettivi di esplorazione degli scienziati umani.

Questo progetto impiega robot "bio-ispirati" con gambe, il che significa che la loro forma è modellata sulle capacità uniche degli animali di muoversi bene su superfici difficili come la sabbia soffice. Utilizzando la più recente tecnologia degli attuatori a “azionamento diretto”, questi robot possono “sentire” il terreno (ad esempio, la morbidezza della sabbia, la forma delle rocce) dalle loro gambe. Questa capacità consente ai robot dotati di gambe di interagire con l’ambiente allo stesso modo degli animali, regolando i loro movimenti secondo necessità.

Come afferma l’investigatore capo Qian, questi robot sono modellati in un modo che consente loro “non solo di imitare l’aspetto degli animali, ma di capire veramente cosa rende questi animali vincenti su diversi terreni”.

La capacità di “sentire” il terreno utilizzando le gambe consente inoltre a questi robot dotati di gambe di raccogliere facilmente informazioni sull’ambiente mentre si muovono e di adattare le strategie di esplorazione basate su queste informazioni. Integrati con strumentazione scientifica aggiuntiva, questi robot possono raccogliere una grande quantità di informazioni utili mentre camminano sulle superfici planetarie.

“Per i numerosi ambienti planetari che vorremmo esplorare, vorremmo inviare rover e robot per raccogliere informazioni prima di inviare esseri umani”, ha affermato Qian, “Anche per gli ambienti in cui è sicuro inviare astronauti, i robot mobili possono integrare strumentazione scientifica e aiuta a prendere misurazioni precise mentre ti muovi.

Sebbene i rover per l'esplorazione di Marte e altri robot siano stati inviati con successo nello spazio, in genere operano in base a un programma preprogrammato, il che significa che scienziati e ingegneri umani devono inserire istruzioni dettagliate su dove andare e cosa fare prima che i robot ' arrivo sul pianeta. Di conseguenza, quando il robot incontra scenari inaspettati o scopre misurazioni interessanti, ha capacità limitate di adattare il suo piano. Ciò potrebbe ostacolare la capacità dei robot o dei rover di navigare efficacemente nei nuovi ambienti, o addirittura perdere l’opportunità di fare importanti scoperte scientifiche.

Il progetto di ricerca di Qian, LASSIE, che significa Legged Autonomous Surface Science In Analogue Environments, cerca di consentire ai robot di muoversi simultaneamente in modo più efficace in vari ambienti raccogliendo informazioni su di essi. Queste informazioni hanno il potenziale per consentire ai ricercatori di capire meglio come appaiono questi pianeti e come reagiscono ai disturbi. Comprendendo come gli scienziati umani interpretano queste informazioni e adattano i loro piani di esplorazione, gli esperti di robotica e gli scienziati cognitivi del team LASSIE creeranno insieme robot intelligenti che possono iniziare a prendere decisioni di esplorazione “come uno scienziato”. Una delle domande che guidano questa ricerca, ha affermato il professor Doug Jerolmack dell’Università della Pennsylvania, un co-investigatore, è “come possiamo sfruttare un robot nel modo più efficiente, in modo che si assuma parte degli oneri del processo decisionale?”