giovedì 25 giugno 2015

Creati robot scarafaggio

I ricercatori di Berkeley,  in California  hanno creato un robot in grado di usare la sua forma del corpo per spostarsi in un ambiente densamente ingombrato. Il team dell’University of California, Berkeley ha basato il modello di robot sugli umili scarafaggi e la speranza che il loro design possa essere usato per ispirare progetti futuri di robot da utilizzare nel monitoraggio ambientale e in operazioni di ricerca e di soccorso. Il team di Berkeley, guidato dal ricercatore Chen Li, ha progettato il guscio in modo che possa fare una manovra di rotolamento che gli permette di scivolare attraverso fessure tra gli ostacoli, in attraversamento verticale e come se fosse erba, senza la necessità di altri sensori o motori. I risultati delle prove iniziali di prestazioni del robot sono stati pubblicati nel diario di IOP Publishing Bioinspiration & Biomimetics, il 23 giugno. Altri robot terrestri sono stati sviluppati con la capacità di evitare ostacoli ma pochi sono stati progettati per gli attraversamenti. I ricercatori hanno usato telecamere ad alta velocità per studiare il movimento di Blaberus discoidalis, altrimenti noto come lo scarafaggio discoide, attraverso un percorso ad ostacoli artificiale contenente travi verticali, erba-come si fosse in piccoli spazi. Vivendo sul pavimento di foreste pluviali tropicali, il Blaberus incontra una grande varietà di ostacoli ingombranti, come fili d'erba, arbusti, foglie morte, tronchi d'albero, e funghi. Dopo aver esaminato gli scarafaggi, i ricercatori hanno testato il loro piccolo robot a sei zampe
Robot scarafaggio
, di forma rettangolare, osservando se era in grado di attraversare un simile percorso a ostacoli. Il robot ha un guscio bianco che si può utilizzare per manovrare intorno agli ostacoli. La scocca arrotondata è stata ispirata dalla scarafaggio discoide. Hanno scoperto che con un corpo rettangolare il robot non ha potuto spesso attraversare i fasci del tipo erba ed è entrato, spesso, in collisione con gli ostacoli, bloccandosi regolarmente. Quando il robot è stato dotato di guscio aerodinamico era molto più probabile che si spostasse correttamente attraverso il percorso ad ostacoli con una manovra rotolamento, simile a quella degli scarafaggi. Il robot in esecuzione è in grado di eseguire una manovra di rollio e scivolare attraverso fessure tra gli ostacoli come se fossero trave verticale del tipo erba senza la necessità di ulteriori sensori o motori. I ricercatori dicono hanno provato tre diversi tipi di conchiglie prima di scegliere quella giusta. Questo comportamento adattivo è avvenuto senza modificare la programmazione del robot, mostrando che il comportamento veniva dal serbatoio stesso.                                                                                                         "La maggior parte degli studi -dice Chen Li, l'autore principale dello studio presso l’University of Berkeley -, sono stati di robotica risolvendo il problema degli ostacoli, evitandoli, e facendoli dipendere in gran parte dall’utilizzo di sensori per mappare l'ambiente e da algoritmi che prevedono un percorso per andare in giro tra gli ostacoli. Tuttavia, quando il terreno diventa densamente ingombrato, soprattutto appena  diventano paragonabili gli spazi vuoti tra gli ostacoli o anche più piccoli di dimensioni del robot, questo approccio inizia a creare  problemi  e come un percorso in chiaro, non può essere mappato. I nostri prossimi passi - prosegue Li -, saranno quelli di studiare una varietà di terreni e di forme animali alla scoperta di forme più dinamiche a terra, e di forme anche modificabili. Questi nuovi concetti permetteranno di avere robot terrestri per passare attraverso vari ambienti ingombranti con sensori minimi e controlli semplici. " 
 Molti animali, aerei moderni e veicoli subacquei usano forme fusiformi, del corpo aerodinamiche che riducono la resistenza fluida e dinamica per raggiungere locomozione veloce ed efficace in aria e acqua. Allo stesso modo, numerosi piccoli animali terrestri si muovono su un terreno ingombranti in cui gli ostacoli sono distribuiti tridimensionalmente, a multi-componenti come l'erba, arbusti, viti, e foglie morte resistono a questi impedimenti col loro movimento, ma non è noto se la forma del corpo svolge un ruolo importante nell’ attraversamento di questi terreni. Veicoli terrestri o robot terrestri  utilizzano la forma del corpo per attraversare in modo più efficace ambienti come terreno ingombrani. E’ stata perciò sfidata nel progetto la foresta-pavimento che è la dimora naturale degli scarafaggi discoidali (Blaberus discoidalis) in possesso di un corpo arrotondato fino ad attraversare alti, travi conformi a fili d’erba,strettamente distanziati, verticali. Questi animali  sono esposti ad alte prestazioni di attraversamento  e si sono osservate diverse strategie per gli ostacoli traversali,  dove gli scarafaggi principalmente hanno utilizzato una manovra di rotolamento,  che permette loro di  bypassare l’ostacolo rapidamente,attuando una traslazione più stretta pari a metà della larghezza del loro corpo . Riduzione del corpo rotondo con l'aggiunta di coperture artificiali ha quasi inibito manovre di rollio e riduzione delle prestazioni di attraversamento. Ispirati da questa scoperta, è stato aggiunto un sottile guscio a mo’ di guaina esoscheletrica, arrotondato a un robot dalle gambe con un corpo quasi cubico, comune a tanti robot terrestri esistenti. Senza aggiungere feedback con sensori o modificando il controllo ad anello aperto, la conchiglia arrotondata  ha permesso al robot di attraversare ostacoli tipo fasci di erba con lacune più strette rispetto alla larghezza , tramite il rollio. Tali forme terrestre molto dinamiche 'semplificate' sono in grado di ridurre la resistenza del terreno e di migliorare l’ attraversabilità aiutando un efficace riorientamento  del corpo mediante un feedback meccanico distribuito. I risultati evidenziano la necessità di prendere in considerazione la forma del corpo per migliorare la mobilità del robot in terreni del mondo reale spesso pieni di disordine, e per sviluppare migliori modelli di contatto dei robot che si muovono a terra, per capire l'interazione con il 3D, in un terreno a multi-componenti.


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