Ricercatori dell’EPFL sviluppano un rivoluzionario robot ispirato agli uccelli

L’innovazione svizzera ha ancora una volta superato i confini della robotica. In una svolta sviluppata al Politecnico federale di Losanna (EPFL), i ricercatori hanno presentato RAVEN, un drone che sfida le convenzioni: cammina, saltella e salta per prendere il volo. Non è semplicemente un’altra macchina volante, ma una meraviglia ispirata alla natura che imita i movimenti agili dei corvidi e colma il divario tra mobilità terrestre e aerea.

Mentre i droni tradizionali ad ala fissa restano vincolati a piste o lanciatori, RAVEN (Robotic Avian-inspired Vehicle for multiple ENvironments) si libera da questi vincoli. Grazie all’integrazione di zampe simili a quelle degli uccelli, il dispositivo può muoversi in ambienti finora ritenuti inaccessibili agli esploratori robotici. Le implicazioni sono notevoli: dalle missioni di ricerca e soccorso in zone disastrate disseminate di macerie al monitoraggio ambientale in fitte foreste, RAVEN promette di raggiungere luoghi in cui ruote e rotori non possono arrivare. Pubblicata questa settimana sulla prestigiosa rivista Nature, questa innovazione guidata dalla Svizzera segna un momento decisivo nell’evoluzione dei sistemi autonomi.

Progettare un robot che vola è difficile; crearne uno che cammina e vola rappresenta una sfida ingegneristica enorme. Won Dong Shin, dottorando al Laboratorio di sistemi intelligenti dell’EPFL, ha affrontato direttamente questo problema. Combinando rigorosi modelli matematici e simulazioni al computer, Shin ha progettato un sistema di zampe su misura, capace di conciliare la complessità meccanica con i severi limiti di peso. Il risultato è un capolavoro di efficienza: un drone che pesa appena 620 grammi e ha la potenza necessaria per spiccare un salto.

«Gli uccelli possono alternare la camminata alla corsa per decollare o atterrare, senza bisogno di una pista o di un lanciatore. In robotica mancano ancora piattaforme progettate per movimenti di questo tipo», ha dichiarato Shin. Per risolvere il problema, il gruppo ha utilizzato un sofisticato sistema di molle e motori per imitare i potenti tendini e muscoli degli uccelli. Mantenendo i componenti più pesanti vicino al corpo, proprio come nell’anatomia degli uccelli, il gruppo ha ottenuto un centro di gravità che garantisce stabilità a terra senza compromettere l’aerodinamica in volo.

I precedenti tentativi di creare robot ibridi non erano riusciti a trovare il giusto equilibrio: i robot in grado di camminare erano troppo pesanti per volare, mentre quelli che saltavano non avevano la precisione necessaria per camminare. RAVEN supera del tutto questi limiti. Il robot è in grado di scavalcare buche e compiere salti verticali su superfici rialzate fino a 26 centimetri. Questa mobilità dinamica gli permette di attraversare terreni accidentati e irregolari che metterebbero a terra i droni standard.

I ricercatori hanno scoperto che saltare non è un semplice effetto spettacolare, ma il metodo più efficiente per decollare. Analizzando diverse modalità di volo, tra cui la partenza da fermi e la caduta libera, il gruppo ha constatato che un salto propulso massimizza sia l’energia cinetica (velocità) sia quella potenziale (altezza). Questa efficienza è fondamentale per le operazioni autonome in spazi ristretti, dove l’intervento umano è impossibile. RAVEN non si limita a volare: si lancia in aria con la potenza esplosiva di un predatore.

Mentre RAVEN riesce a decollare e a volare, l’ultima frontiera resta l’atterraggio. Il gruppo dell’EPFL, con il sostegno di scienziati statunitensi, sta attualmente affrontando la complessa fisica necessaria per riportare a terra in sicurezza il robot-uccello in ambienti diversi. Padroneggiare l’atterraggio è l’ultimo passo per rendere possibili missioni multimodali completamente autonome.

Questa innovazione arriva in un momento cruciale per la Svizzera. Con l’evoluzione della guerra con i droni e della sorveglianza a livello globale, l’esercito svizzero e gli enti della protezione civile stanno ripensando attivamente le proprie strategie. Innovazioni come RAVEN collocano la Svizzera all’avanguardia di questa rivoluzione tecnologica. Creando una piattaforma leggera e agile, capace di operare senza piste, l’EPFL ha gettato le basi per la prossima generazione di droni: macchine che non si limitano a osservare il mondo dall’alto, ma interagiscono fisicamente con esso.