Più volte, parlando dello sviluppo di nuove tecnologie collegate ai droni, abbiamo chiamato in causa dei progetti provenienti dall’EPFL, ossia l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne. Questa volta, presso l’istituto svizzero, il team di ingegneria guidato da Won Dong Shin ha sviluppato un drone ad ala fissa che però possiede un design rivoluzionario.
Battezzato RAVEN (Robotic Avian-inspired Vehicle for multiple ENvironments), questo velivolo si distingue infatti per le sue zampe robotiche ispirate agli uccelli, che gli permettono di camminare, saltare e decollare proprio come i suoi omologhi biologici. Del resto i droni ad ala fissa, che rispetto ai comuni multirotori possiedono un grande vantaggio sotto il profilo dell’efficienza di volo, scontano però un’importante limitazione, in quanto richiedono una pista spaziosa per il decollo, oppure degli appositi dispositivi di lancio.
Video: come è fatto e come funziona il drone RAVEN
Attraverso lo studio della biomeccanica degli uccelli e in particolare dei rapporti di massa delle zampe del corvo, i ricercatori hanno sviluppato invece una soluzione innovativa, ossia delle zampe robotiche. In base a quanto riportato dal sito ufficiale dell’EPFL, queste pesano circa 230 grammi e presentano un design a due segmenti che elimina l’articolazione del ginocchio, mantenendo però la funzionalità. Una molla torsionale, inserita nell’articolazione della caviglia, imita il meccanismo di immagazzinamento e rilascio di energia tipico delle zampe degli uccelli, aumentando la velocità di salto del dispositivo del 25%.
Zampe per camminare e decollare da fermo
RAVEN sfrutta quindi un sistema di decollo a salto, un metodo che si è dimostrato sorprendentemente efficiente dal punto di vista energetico. Sebbene richieda il 7,9% di energia in più rispetto a un decollo verticale, questo metodo si è rivelato 9,7 volte più efficiente in termini di rapporto energia-accelerazione.
Se finora abbiamo spesso visto robot progettati per camminare, ma troppo pesanti per saltare, oppure robot progettati per saltare che non avevano piedi adatti a camminare, il design unico di RAVEN gli consente di svolgere bene entrambe le funzioni, attraversando spazi vuoti sul terreno e superando ostacoli alti fino a 26 centimetri.
Ce n’è abbastanza per immaginare per questa tecnologia un uso proficuo in vari settori, ad esempio in scenari operativi come le risposte ai disastri in ambienti urbani complessi o i servizi di consegna in regioni montagnose. Prima però che RAVEN possa essere impiegato in applicazioni reali, è necessario superare alcune limitazioni, tra cui la necessità di movimenti pre-programmati anziché di navigazione adattiva, l’incapacità di utilizzare le gambe per le operazioni di atterraggio e la mancanza di feedback sensoriale per l’operatività autonoma.
Per quanto riguarda il futuro di RAVEN, il team di ricerca punta all‘integrazione di sensori visivi e aptici, lo sviluppo di ali pieghevoli per una maggiore manovrabilità in spazi ristretti e la potenziale implementazione di capacità di battito d’ali per avvicinarsi ulteriormente alle tecniche di atterraggio degli uccelli.
Vedremo come evolverà questo progetto, ma intanto già possiamo notare quanto sottolinei il valore degli approcci biomimetici per risolvere le sfide ingegneristiche complesse nel settore dei droni. In futuro, ancora più di quanto non sa successo finora, è lecito pensare che si guarderà sempre più alla natura per soluzioni innovative alle attuali limitazioni tecnologiche.
