La robotica avanza, tuttavia anche i robot più avanzati della Terra faticano a ricreare l’eleganza e l’efficienza senza sforzo con cui gli uccelli solcano i cieli. Il “PigeonBot“, dei ricercatori di Stanford, fa un passo verso il cambiamento, investigando e dimostrando le qualità uniche del volo piumato.
A livello superficiale, PigeonBot potrebbe sembrare un progetto scolastico, invece è un lavoro di pura e bellissima ingegneria. Il modo in cui gli uccelli volano è molto compreso per vida della relazione tra la forma dinamica dell’ala e le posizioni delle singole piume.
Il professore di ingegneria meccanica David Lentink ha sfidato alcuni dei suoi studenti laureati a creare un robot bioibrido che presenta vere piume di volo, prendendo come modello il piccione comune.
Come spiega in un’intervista con la rivista Science:
Il primo dottorando, Amanda Stowers, ha analizzato il movimento scheletrico e ha determinato che dovevamo solo emulare il movimento del polso e delle dita nel nostro robot per attivare tutte e 20 le piume di volo primarie e 20 secondarie. La seconda studentessa, Laura Matloff, ha scoperto come le piume si muovevano attraverso una semplice risposta lineare al movimento scheletrico. L’intuizione robotica qui è che un’ala di uccello è un gigantesco sistema sottoattuato in cui un uccello non deve azionare costantemente ogni piuma individualmente. Invece, tutte le piume seguono automaticamente il movimento del polso e delle dita attraverso il legamento elastico che collega le piume allo scheletro. È un sistema ingegnoso che semplifica notevolmente il controllo della posizione della piuma.
Oltre a scoprire che il controllo individuale delle piume è più automatico che manuale, il team ha scoperto che microstrutture minuscole sulle piume formano una sorta di materiale a velcro unidirezionale che le mantiene, formando una superficie continua piuttosto che un mucchio disconnesse . Questi e altri risultati sono stati pubblicati su Science, mentre il robot stesso, ideato dal “terzo studente”, Eric Chang, è descritto in Science Robotics.
Ecco la costruzione del PigeonBot
Usando 40 piume di piccione reali e un telaio ultraleggero, Chang e il team hanno realizzato una semplice macchina volante il cui sollevamento non deriva dalle piume (usa per l’appunto un’elica che ha sul davanti), ma usa queste ultime per guidare e manovrare, emulando lo stesso tipo di flessione e morphing degli uccelli reali durante il volo.
Studiando la biologia dell’ala stessa, quindi osservando e regolando i sistemi del PigeonBot, il team ha scoperto che l’uccello (e il robot) utilizzava il suo “polso” quando l’ala era parzialmente retratta e le “dita” estese per controllare il volo.
Questo tipo di tecnologia è un’innovazione che potrebbe migliorare il design delle ali degli aerei, che attualmente si basano in molti modi sui principi stabiliti più di un secolo fa. I jet passeggeri, ovviamente, non devono immergersi o roteare su se stessi con breve preavviso, ma i droni e altre imbarcazioni di piccole dimensioni potrebbero trovare quest’abilità estremamente utile.
Il prossimo passo per il team è l’osservazione di più specie di uccelli per vedere se queste tecniche sono condivise con gli altri. Lentink sta lavorando su una coda da poter abbinare alle ali e separatamente su un nuovo robot di ispirazione bio ispirato ai falchi, che potrebbe potenzialmente avere anche zampe e artigli.
Come da lui ammesso le idee che ha sono molte, non ci resta quindi che aspettare e vedere cos’altro gli passerà per la mente.
