Arrivano i robot – insetti che camminano sulle acque per salvare vite umane

Sciami di robot ispirati dagli insetti con la capacità di planare sull’acqua potrebbero un giorno essere usati per missioni di sorveglianza, ricerca e salvataggio di vite umane, nonché per il monitoraggio ambientale, dicono i ricercatori.

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Più di 1.200 specie di animali si sono evolute grazie alla capacità di camminare sull’acqua. Queste includono piccole creature come gli insetti e i ragni, e gli animali di più grandi dimensioni come rettili, uccelli e anche mammiferi.

Considerando gli animali relativamente grandi, come la cosiddetta “lucertola di Gesù, “devono sfiorare l’acqua con sufficiente forza e velocità per mantenere i loro corpi in equilibrio, mentre gli insetti chiamati striders dell’acqua sono abbastanza piccoli per il loro peso, quasi interamente sostenuto dalla tensione superficiale dell’acqua. Nel 2003, gli scienziati hanno creato i primi robot che simulano gli strider dell’acqua, che sono in grado di galleggiare sulla superficie, e pattinare sulla superficie dell’acqua.

Il segreto degli insetti che saltano sulle acque

Ma fino ad ora, i ricercatori non hanno saputo spiegare come gli insetti possono saltare sulla superficie dell’acqua, lanciandosi sull’acqua appena più in alto di quanto possono fare sulla terra solida. Ad esempio, gli striders dell’acqua raccolti da ruscelli e stagni di Seoul, in Corea del Sud, con corpi da mezzo pollice (1,3 centimetri) possono saltare a più di 8 centimetri di altezza, di media, secondo uno studio co-realizzato ad Sung Je Koh, uno specialista di robotica presso la Seoul National University e la Harvard University.

Ora, gli scienziati hanno risolto il mistero di come questi insetti realizzare questi salti incredibili, e i ricercatori hanno costruito un robot capace di fare tali salti.

“Abbiamo rivelato il segreto di saltare sull’acqua con la tecnologia robotica,” ha detto il co – autore dello studio Kyu-Jin Cho, direttore del Laboratorio di Biorobotica presso la Seoul National University. “Gli organismi naturali sono fonte di un sacco di ispirazione per gli ingegneri.”

Utilizzando telecamere ad alta velocità, i ricercatori hanno analizzato gli striders dell’acqua che saltano sulla superficie. Hanno notato che le lunghe gambe degli insetti accelerano gradualmente, in modo che la superficie dell’acqua non si ritiri troppo velocemente e perdano il contatto. Usando il modello teorico di un cilindro flessibile che galleggia sulla parte superiore di un liquido, gli scienziati hanno scoperto che la forza massima delle gambe degli striders dell’acqua viene esercitata sempre appena sotto la forza massima che la tensione superficiale dell’acqua potrebbe sopportare.

Gli scienziati hanno anche scoperto che gli striders dell’acqua hanno modificato le gambe verso l’interno per massimizzare la quantità di tempo utilizzata per spingere contro la superficie dell’acqua, massimizzando la forza complessiva per i loro salti. Inoltre, la forma delle punte delle loro gambe erano curva per adattarsi alle fossette che si formano sulla superficie dell’acqua quando le gambe sono spinte verso il basso.

Robot ultraleggeri in fibra di vetro

Successivamente, gli scienziati hanno sviluppato leggeri robot in materiali compositi in fibra vetro che, in totale, pesano solo 68 milligrammi (0,002 once) – un po’ di più rispetto al peso di tre mosche adulte. Utilizzando un meccanismo ispirato al salto delle pulci, il robot potrebbe saltare a circa 14 cm dalla superficie dell’acqua – 10 volte la lunghezza del suo corpo.

“Il nostro piccolo robot può saltare sull’acqua senza rompere la superficie dell’acqua stessa, e può saltare sull’acqua verso l’alto così come salta a terra”, ha detto Cho. I ricercatori hanno sottolineato che, finora, il robot può saltare solo una volta, e atterra in modo casuale. In un lontano futuro, gli scienziati vogliono costruire un robot che può saltare non solo ripetutamente e in modo controllato, ma anche portare sensori e batterie. “Questo sarebbe un compito molto difficile, poiché il peso del corpo deve essere molto leggero per saltare sull’acqua”, ha detto Cho.

Un giorno, forse potranno anche nuotare.

Via | livescience

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