Un nuovo robot volante ispirato agli insetti, sviluppato dai ricercatori della TU Delft del Micro Air Vehicle Laboratory (MAVLab), è presentato in Scienza (14 settembre 2018). Esperimenti con questo primo autonomo, Il robot agile e volante ad ala battente migliora la comprensione di come i moscerini della frutta controllano le manovre di fuga aggressive. Oltre al suo potenziale nella ricerca sul volo degli insetti, le eccezionali qualità di volo del robot aprono nuove applicazioni per i droni.

Gli animali volanti alimentano e controllano il volo sbattendo le ali. Ciò consente ai piccoli volatili naturali come gli insetti di librarsi vicino a un fiore, ma anche per sfuggire rapidamente al pericolo. Il volo animale ha sempre attirato l'attenzione dei biologi, che non solo studiano i loro complessi modelli di movimento delle ali e l'aerodinamica, ma anche i loro sistemi sensoriali e neuromotori durante tali manovre agili. Recentemente, gli animali volanti sono diventati anche fonte di ispirazione per i ricercatori di robotica, che cercano di sviluppare robot volanti leggeri e agili, efficiente dal punto di vista energetico e persino scalabile alle dimensioni degli insetti.

I ricercatori della TU Delft del MAVLab hanno sviluppato un nuovo robot volante ispirato agli insetti; finora impareggiabile nelle sue prestazioni, con un design semplice e di facile realizzazione. Come negli insetti volanti, le ali svolazzanti del robot, battendo 17 volte al secondo, non solo generano la forza di portanza necessaria per rimanere in volo, ma controlla anche il volo tramite piccoli aggiustamenti nel movimento dell'ala. Ispirato dai moscerini della frutta, i meccanismi di controllo del robot si sono dimostrati molto efficaci, permettendogli di librarsi sul posto e volare in qualsiasi direzione con elevata agilità.

"Il robot ha una velocità massima di 25 km/he può anche eseguire manovre aggressive, come capovolgimenti a 360 gradi, somiglianti ad anelli e rotoli di botte, " dice Matěj Karásek, primo autore dello studio e principale progettista del robot. "Inoltre, il robot di 33 cm di apertura alare e 29 grammi ha un'eccellente efficienza energetica per le sue dimensioni, consentendo cinque minuti di volo in bilico o più di 1 km di autonomia di volo con una batteria completamente carica."

Ricerca sulle manovre di fuga del moscerino della frutta

Le prestazioni di volo del robot, combinato con la sua programmabilità, lo rendono anche adatto per la ricerca sul volo degli insetti. A tal fine, TU Delft ha collaborato con l'Università di Wageningen. "Quando ho visto per la prima volta il robot volare, Rimasi stupito di quanto il suo volo somigliasse a quello degli insetti, soprattutto durante le manovre. Ho subito pensato che avremmo potuto utilizzarlo per ricercare il controllo e la dinamica del volo degli insetti, " afferma il prof. Florian Muijres del gruppo di zoologia sperimentale della Wageningen University &Research. Grazie al precedente lavoro del prof. Muijres sui moscerini della frutta, il team ha deciso di programmare il robot per imitare le ipotizzate azioni di controllo degli insetti durante le manovre di fuga ad alta agilità, come quelli per evitare di schiacciare.

Le manovre eseguite dal robot assomigliavano molto a quelle osservate nei moscerini della frutta. Il robot è stato persino in grado di dimostrare come i moscerini della frutta controllano l'angolo di virata per massimizzare le loro prestazioni di fuga. "In contrasto con gli esperimenti sugli animali, avevamo il pieno controllo di ciò che stava accadendo nel "cervello" del robot. Questo ci ha permesso di identificare e descrivere un nuovo meccanismo aerodinamico passivo che assiste le mosche, ma forse anche altri animali volanti, nel guidare la loro direzione durante queste rapide virate sopraelevate, " aggiunge Karásek.

Potenziale per applicazioni future

Il MAVLab sviluppa robot volanti ispirati agli insetti da oltre 10 anni nell'ambito del progetto DelFly. Il leader scientifico MAVLab, Prof. Guido de Croon, dice, "I droni ispirati agli insetti hanno un alto potenziale per nuove applicazioni, visto che sono leggeri, al sicuro intorno agli umani, e sono in grado di volare in modo più efficiente rispetto ai modelli di droni più tradizionali, soprattutto su scale più piccole. Però, fino ad ora, questi robot volanti non avevano sufficiente agilità, e richiedevano un processo di fabbricazione eccessivamente complesso." Il robot in questo studio, chiamato il DelFly agile, si basa su metodi di produzione consolidati, utilizza componenti standard, e la sua durata di volo è abbastanza lunga da essere interessante per le applicazioni del mondo reale.

Il DelFly Nimble sarà ulteriormente sviluppato nell'ambito del progetto TTW, "Agile come un'ape, " che è una collaborazione tra TU Delft e Wageningen University, finanziato dalla fondazione scientifica olandese NWO.