«È così che ti prendono. Sono sotto terra, maledettamente! Così dice Val McKee, il mercenario interpretato da Kevin Bacon nella classica commedia degli anni '90, Tremori. McKee si riferisce ai Graboidi, una specie invertebrata di mostruosi vermi giganti che viaggiano sottoterra, spingendo via la terra mentre scavano.
Contenuti
- I lombrichi vanno a scavare
- Robot serpenti che scavano sulla luna
I ragazzi dell'Università della California, Santa Barbara e del Georgia Institute of Technology hanno lavorato su un robot che non è a un milione di miglia dai Graboid. Sebbene attualmente sia molto più piccolo e molto meno incline a sgranocchiare bovini ed esseri umani ignari, è comunque una creazione tunnel, ispirata al serpente, in grado di scavare nel terreno o nella sabbia soffice. E forse, sostengono i suoi creatori, un giorno la regolite superficiale si troverà anche su altri pianeti. È questo il futuro dei rover spaziali che deve ancora venire?
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“Abbiamo sviluppato un tipo di robot scavatore che adotta un nuovo approccio allo scavo, cercando di ridurre le forze di resistenza anziché combatterle”,
Nicola Naclerio, uno studente ricercatore laureato in ingegneria meccanica presso l'UC Santa Barbara, ha dichiarato a Digital Trends. “I tre principi [che] lo consentono sono l'estensione della punta per eliminare la resistenza lungo i suoi lati, la fluidificazione dell'aria ridurre la forza resistiva dei mezzi granulari e l'asimmetria per controllare le forze di portanza prodotte in orizzontale scavando."Scavo robotizzato con estensione della punta e fluidificazione granulare
I lombrichi vanno a scavare
Il robot stesso è sorprendentemente a bassa tecnologia. Il suo corpo è realizzato in tessuto di nylon ripstop ermetico. Un tubo di nylon fornisce aria alla sua punta, che spazza via il particolato davanti ad esso per liberare un percorso mentre si muove nel sottosuolo. Una treccia in fibra di carbonio aggiunge rigidità torsionale, mentre una guaina in Teflon riduce l'attrito. Il movimento del robot è guidato pneumaticamente da aria compressa o azoto, consentendogli di muoversi sotto la superficie.
Naclerio ha detto di non avere familiarità con il Tremori Graboid (sebbene il Vermi della sabbia di Dune sono un'altra storia.) In effetti, sebbene il robot fosse decisamente ispirato alla natura, apparentemente non era affatto basato su vermi o serpenti.
“Il nostro robot è direttamente ispirato alle radici delle piante, che crescono dalle punte per estendersi in profondità nel terreno”, ha affermato Naclerio. “Estendendosi dalla punta, il robot evita l’attrito lungo i lati e può girare in qualsiasi direzione. Ci siamo anche ispirati al polpo delle sabbie del sud che espelle un getto d'acqua per scavare nel fondale marino. Il nostro robot soffia aria dalla punta per fluidificare la sabbia vicino alla punta, riducendo la forza necessaria per scavare nel terreno. Infine, abbiamo utilizzato una direzione asimmetrica del flusso d'aria e un cuneo angolato sulla punta del robot per aiutare a controllare le forze di sollevamento. Questo è stato ispirato dalla lucertola del pesce della sabbia, che usa la sua testa a forma di cuneo per aiutarsi a scavare nella sabbia.
Questo design unico ha aiutato il team a superare la “sfida della portanza” nello scavo orizzontale. "Quando abbiamo provato per la prima volta a scavare in orizzontale, il nostro robot emergeva sempre", ha detto. “Si scopre che un oggetto simmetrico che si muove orizzontalmente attraverso un mezzo granulare subisce un sollevamento, perché è più facile spingere il materiale verso l’alto e fuori dal percorso piuttosto che compattarlo. Abbiamo affrontato questo problema soffiando aria verso il basso, per ridurre il gradiente di forza che provoca la portanza, e aggiungendo [il] cuneo alla punta del robot”.
Robot serpenti che scavano sulla luna
Quindi quali applicazioni potrebbe avere questo robot serpente/vite scavatore? E, cosa ancora più importante, potrebbe essere ingrandito per spostare grandi quantità di sabbia o terra? “Crediamo che i principi presentati in questo documento potrebbero essere utilizzati per espandere le capacità dei metodi di scavo convenzionali, in particolare nello scavo orizzontale e orientabile”, ha affermato Naclerio.
Per quanto riguarda i casi d’uso, quelli terrestri più pedonali potrebbero includere attività assortite di scavo di fossati. “Una delle prime visioni che avevamo per questo progetto era che il robot si nascondesse giù, sotto e sopra dall’altra parte di un vialetto per installare una linea di irrigazione o di comunicazione senza la necessità di scavare una trincea”, Naclerio disse. "Altre applicazioni includono ricerca e salvataggio, installazione di circuiti geotermici, ispezione di granai e altro ancora."
È quel "di più", appollaiato in modo non invadente alla fine dell'ispezione del granaio, che costituisce il caso d'uso più avvincente (e fantascientifico) di tutti. “Riteniamo che il robot sia particolarmente adatto per ambienti extraterrestri secchi, a bassa gravità, dove le forze reattive possono essere difficili da produrre”, ha continuato Naclerio. “Esempi di applicazione includono il posizionamento di sensori termici su Marte, l’esplorazione di tunnel vulcanici sulla Luna, il campionamento o l’ancoraggio di asteroidi e l’esplorazione del ghiaccio granulare su Encelado, una luna di Saturno”.
L'idea di utilizzare questa tecnica per esplorare ambienti a bassa gravità nello spazio potrebbe sembrare inverosimile. Tuttavia, il team sta attualmente collaborando a un progetto con la NASA per coprire alcune di queste esatte applicazioni. Chissà: forse i robot vermi nello spazio non sono così folli come sembra!
Un documento che descriveva il lavoro era recentemente pubblicato sulla rivista Science Robotics.
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