I ricercatori dell’Università di Stato di Washington (WSU) hanno creato un’ape robotica in grado di volare liberamente in qualsiasi direzione. Il prototipo, chiamato Bee++, ha quattro ali fatte di fibra di carbonio e mylar, e quattro attuatori leggeri per controllare ogni ala. Questa è la prima ape robotica in grado di volare stabilmente in tutte le direzioni, compreso il complesso movimento rotatorio noto come imbardata.
Lo studio, guidato da Néstor O. Pérez-Arancibia, professore associato presso la Scuola di Ingegneria Meccanica e dei Materiali della WSU, è stato pubblicato sulla rivista IEEE Transactions on Robotics.
„I ricercatori cercano di creare insetti volanti artificiali da oltre 30 anni”, ha detto Pérez-Arancibia.
Questi potrebbero essere utilizzati in futuro per molti scopi, tra cui l’impollinazione artificiale, operazioni di ricerca e salvataggio in spazi ristretti, ricerca biologica o monitoraggio ambientale, anche in ambienti ostili.
La sfida era far decollare e atterrare i piccoli robot. Per questo, era necessario sviluppare dei controllori che simulassero il funzionamento del cervello di un insetto.
„È un misto di progettazione robotica e controllo”, ha detto.
„Il controllo è altamente matematico e si progetta una sorta di cervello artificiale. Alcuni lo chiamano „tecnologia nascosta”, ma senza questi „cervelli” semplici, nulla funzionerebbe”.
Inizialmente, i ricercatori hanno sviluppato un’ape robotica con due ali, ma il suo movimento era limitato. Nel 2019, Pérez-Arancibia e due dei suoi dottorandi hanno costruito per la prima volta un robot con quattro ali abbastanza leggero da decollare.
Per effettuare due manovre note come picchiata o rotolamento, i ricercatori fanno battere le ali anteriori in modo diverso da quelle posteriori per la picchiata, e le ali destre in modo diverso da quelle sinistre per il rotolamento, creando una coppia che ruota il robot attorno ai suoi due assi orizzontali principali.
Ma essere in grado di controllare il complesso movimento di imbardata è di vitale importanza, ha detto. Senza di esso, i robot girano fuori controllo, incapaci di concentrarsi su un punto. Poi si schiantano.
„Se non riesci a controllare l’imbardata, sei molto limitato”, ha detto.
„Se sei un’ape, qui c’è il fiore, ma se non riesci a controllare l’imbardata, ti stai girando tutto il tempo mentre cerchi di arrivarci”.
Per consentire al loro robot di ruotare in modo controllato, i ricercatori hanno preso spunto dagli insetti e hanno modificato le ali in modo che battano in un piano inclinato. Hanno anche aumentato la frequenza con cui il loro robot può battere le ali – da 100 a 160 volte al secondo.
Pesando 95 milligrammi con un’apertura alare di 33 millimetri, Bee++ è ancora più grande delle api reali, che pesano circa 10 milligrammi. A differenza degli insetti reali, può volare autonomamente solo per circa cinque minuti alla volta, quindi è per lo più collegata a una fonte di energia tramite un cavo. I ricercatori stanno anche lavorando allo sviluppo di altri tipi di robot insetto, tra cui scarafaggi e insetti che camminano sull’acqua.
