Gli ingegneri dell’EPFL sono riusciti a sviluppare un versatile robot nuotatore che “nuota” agilmente su superfici d’acqua ingombre di oggetti, detriti o resti vegetali. Ispirato ai vermi piatti marini, l’innovativo dispositivo offre nuove possibilità per il monitoraggio ambientale e la ricerca ecologica. Questi robot nuotatori possono infatti volgere un ruolo cruciale nella mappatura dell’inquinamento, nello studio degli ecosistemi acquatici e nel monitoraggio della qualità dell’acqua in aree sensibili come le barriere coralline o le rive dei laghi.

La realizzazione non è stata facile: i dispositivi oggi disponibili utilizzano eliche rumorose che possono disturbare o danneggiare la fauna selvatica, sono di grandi dimensioni e invasivi dell’ambiente naturale. Inoltre i ricercatori hanno dovuto risolvere il problema della potenziale presenza di disordine naturale, con piante, animali e detriti che rappresentano una sfida per i nuotatori robotici.

Il nuovo robot

Ora, i ricercatori del Soft Transducers Lab e del laboratorio di diagnostica del flusso instabile della School of Engineering dell’EPFL e del Max Planck Institute for Intelligent Systems hanno sviluppato un robot compatto e versatile in grado di muoversi in spazi ristretti e trasportare carichi utili molto più pesanti di lui. Più piccolo di una carta di credito (55x45mm) e con un peso di sei grammi, l’agile robot nuotatore è ideale per ambienti con spazi limitati come le risaie o per eseguire ispezioni in oggetti che si trovano sulla superficie del mare.

La ricerca è stata pubblicata su Science Robotics. Herbert Shea, responsabile del Soft Transducers Lab dell’EPFL, ha spiegato come già dal 2020 il team avesse costruito robot striscianti autonomi delle dimensioni di insetti, ma che realizzare robot ultrasottili senza fili per ambienti acquatici è stata una sfida completamente nuova.

Ispirato ai vermi piatti marini

A differenza dei tradizionali sistemi basati su eliche, il robot EPFL utilizza per la propulsione pinne ondulate e silenziose, ispirate ai vermi piatti marini e al nuoto delle razze. Questo design, combinato con il suo peso leggero, consente al robot di galleggiare sulla superficie dell’acqua e di fondersi perfettamente con gli ambienti naturali. “Il nostro progetto non si limita a riprodurre la natura ma va oltre ciò che gli organismi naturali possono realizzare”, ha spiegato Florian Hartmann, ex ricercatore dell’EPFL, ora a capo di un gruppo di ricerca presso il Max Planck Institute for Intelligent Systems di Stoccarda, in Germania.

Facendo oscillare le pinne fino a 10 volte più velocemente dei vermi piatti marini, il robot può raggiungere la velocità di 12 centimetri al secondo. Il robot ha anche una manovrabilità senza precedenti grazie all’utilizzo di quattro muscoli artificiali per azionare le pinne: oltre a nuotare in avanti e a girare, è anche in grado di nuotare all’indietro e lateralmente in modo controllato.

Per guidare il robot, i ricercatori hanno sviluppato un sistema di controllo elettronico compatto e a bassa potenza (fino a quattro volte inferiore a quella di uno spazzolino elettrico), ma estremamente performante e sicuro per l’ambiente in cui opera. I sensori agiscono come occhi, consentendo al robot di rilevare e seguire le fonti di luce in modo autonomo.

I ricercatori immaginano che il robot contribuisca agli studi ecologici, al monitoraggio dell’inquinamento e all’agricoltura del futuro, ma ha un’infinità di possibili altri utilizzi che vanno dalla salvaguardia dei reef al monitoraggio di strutture umane galleggianti. “Puntiamo – conclude Hartmann – a estendere i tempi di funzionamento e migliorare l’autonomia. Le intuizioni fondamentali acquisite da questo progetto non solo faranno progredire la scienza della robotica bio-ispirata, ma getteranno anche le basi per sistemi robotici pratici e realistici che si armonizzano con la natura”.