Il robot in miniatura RoboBee vola da solo alimentandosi con la luce

I ricercatori di Harvard hanno fatto passi da gigante nello sviluppo del robot insetto RoboBee. Adesso spicca il volo da solo e li libbra nell'aria a tempo indeterminato alimentandosi con la luce.

RoboBee è un iconico robot in miniatura sviluppato dai ricercatori dell’Università di Hardard diversi anni fa. Fece notizia perché fu il capostipite di una generazione di robot capaci di imitare quasi alla perfezione il volo di piccolissimi animali. Nel tempo si è evoluto: dopo aver imparato a volare, nel 2015 ha imparato a nuotare, adesso una ricerca pubblica su Nature annuncia la nascita di Robobee X-Wing. È un insetto robotico volante che può restare in aria a tempo indefinito, perché muove le ali traendo l’alimentazione dalla luce che colpisce le sue celle solari.

Il nuovo Robobee X-Wing (come i caccia stellari a quattro ali di Star Wars) aggiunge una pietra miliare alla robotica miniaturizzata con la sua capacità di spiccare il volo e mantenerlo senza cavi e senza batteria, sfruttando solo una luce a spettro completo proveniente dall’alto. Un risultato raggiunto in un decennio di studi, e che ha richiesto profonde modifiche al prototipo originale, fra cui l’aggiunta di un paio di ali, dei minuscoli pannelli solari e del sistema di alimentazione, oltre a miglioramenti agli attuatori.

 

Noah T. Jafferis della Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS), spiega che “il passaggio da due a quattro ali, insieme alle modifiche meno visibili all’attuatore e al rapporto di trasmissione, ha reso il veicolo più efficiente, e ci ha permesso di mettere a bordo tutto l’occorrente senza consumare di più”. Le modifiche hanno aumentato l’efficienza sono state la chiave per permettere a Robobee X-Wing di decollare in autonomia, cosa che altri robot simili non riescono a fare.

Nonostante tutto, l’intera struttura pesa 259 milligrammi, più o meno la metà di una comune graffetta. Anche il suo consumo di energia è lillipuziano: assorbe solo 110-120 milliwatt di potenza (meno di quella richiesta per illuminare una singola lampadina a LED dell’albero di Natale), ottenendo un’efficienza di spinta al pari di quella degli insetti veri di dimensioni simili, come le api. Il primato completo è quindi che è il velivolo a dimensione d’insetto più leggero finora realizzato, e con la capacità di spiccare il volo autonomamente e mantenerlo illimitatamente.

A proposito di celle solari, sono montate circa tre centimetri sopra alle ali per evitare interferenze e sono le più piccole disponibili in commercio, con un peso di 10 milligrammi ciascuna e capaci di erogare 0,76 milliwatt per milligrammo di potenza quando la luce solare è a piena intensità. Le celle solari sono collegate a un pannello elettronico posizionato sotto all’ape, che converte i segnali di bassa tensione del generatore solare nei segnali ad alta tensione necessari per controllare gli attuatori.

C’è da dire che, al momento, per alimentarsi RoboBee necessita di una luce solare molto più potente di quella naturale, per questo sta volando solo al chiuso con luci alogene. I ricercatori lavoreranno assiduamente su questo aspetto per ridurre ulteriormente la potenza necessaria e consentire a RoboBee di volare anche all’aperto.

Robert Wood del SEAS è pronto alla sfida: “nel corso della vita di questo progetto abbiamo sviluppato sequenzialmente soluzioni a problemi complessi, come la costruzione di dispositivi complessi a scale millimetriche, la creazione di muscoli artificiali ad alte prestazioni su scala millimetrica, nuovi sensori e strategie di controllo di volo”. Da notare che l’esperienza accumulata con questo progetto non si limita a far volare un insetto robot: le tecnologie sviluppate per RoboBee stanno trovando applicazioni in altri settori, come la creazione di dispositivi chirurgici minimamente invasivi, sensori indossabili, robot assistivi e dispositivi di comunicazione tattile.