ZAMPE o RUOTE?

ZAMPE o RUOTE? ZAMPE o RUOTE? WALKIE-6 è un piccolo robot progettato per l'esplorazione planetaria e realizzato dal Laboratorio di Meccatronica del Politecnico di Torino in collaborazione con Alenia Aerospazio. La sua caratteristica più importante è quella di muoversi grazie a sei zampe. Perché scegliere le zampe anziché le ruote? La ruota, invenzione che non ha alcun modello in natura, pur offrendo all'uomo una grande mobilità, ha tuttavia forti limiti, soprattutto nell'uso su terreno non preparato. Per questo fin dall'antichità si è tentato di realizzare macchine che, imitando la natura, si muovono con zampe di varia forma e dimensione, ma la tecnologia del passato era inadeguata a un compito così difficile, non potendo contare su materiali robusti e leggeri, su attuatoli potenti e versatili e soprattutto su un sistema di controllo efficiente e complesso, come quelli sviluppati dagli esseri viventi. Solo di recente i progressi dei sistemi di controllo, l'aumento della potenza di calcolo dei microprocessori e lo sviluppo di nuovi materiali hanno permesso di realizzare veicoli su zampe in grado di muoversi e di offrire prestazioni in alcuni casi comparabili a quelle dei veicoli a ruote. Se i vantaggi dei veicoli su zampe, in particolare la maggiore mobilità, il miglior adattamento alle irregolarità del suolo e la maggior efficienza energetica su terreni accidentati, sono importanti sul nostro pianeta, essi divengono fondamentali per muoversi su corpi celesti a bassa gravità, come Marte, la Luna e soprattutto gli asteroidi o le comete, dove i veicoli su ruote opererebbero in condizioni molto sfavorevoli. L'esplorazione automatica di pianeti, asteroidi e nuclei cometari rappresenta una tappa obbligata per preparare l'espansione dell'uomo nel sistema solare e richiede lo sviluppo di dispositivi in grado di muoversi nella zona circostante il punto di atterraggio per eseguire compiti che possono includere la posa di strumenti scientifici, la ripresa di immagini e la raccolta di campioni di roccia, eventualmente da riportare sulla Terra. Mentre è possibile radiocomandare un veicolo che si muove sulla superficie della Luna, la distanza di Marte è tale da far sì che il collegamento radio nei due sensi richieda anche alcune decine di muniti. In queste condizioni controllare dalla Terra un veicolo di esplorazione è un po' come guidare un'automobile con tempi di reazione lunghissimi. Il veicolo deve essere quindi dotato di un sistema semiautonomo di guida, che faccia ricorso all'intervento dell'operatore umano solo per le decisioni di più alto livello e sia in grado di evitare gli ostacoli e gestire i vari sistemi di bordo in modo autonomo. Naturalmente più il veicolo è autonomo, più esso può muoversi a velocità elevate: i veicoli attualmente realizzati, quali il Sojourner, o quelli in studio si muovono ad alcuni metri all'ora. La configurazione scelta è più semplice possibile per un veicolo a sei zampe: due telai rigidi, ciascuno dei quali porta tre zampe telescopiche. L'importanza di ridurre la complessità di un veicolo autonomo per esplorazione planetaria è ovvia, dato che ciò permette di migliorarne l'affidabilità, riducendo il costo sia del sottosistema meccanico che di quello di controllo. La configurazione permette, tra l'altro, di non consumare energia a veicolo fermo e di mantenere il carico utile in posizione orizzontale durante il moto, anche su terreno accidentato o in pendenza. Nonostante le sue piccole dimensioni (20 centimetri di larghezza, 30 di lunghezza e 20 di altezza), Walkie-6 può superare una pendenza di circa 25 gradi e ostacoli alti 12 centimetri. La massima velocità raggiungibile su strada piana è di circa 18 metri all'ora, con un consumo di 3 Watt sulla Terra: ma il consumo si riduce, a pari velocità, in condizioni di gravità ridotta. Ovviamente il bassissimo consumo è un requisito fondamentale per un veicolo alimentato da celle solari. Le informazioni che il robot riceve dall'ambiente sono essenzialmente tattili. Esso è in grado di sentire il contatto delle zampe sul suolo e del corpo contro gli ostacoli ed inoltre il controllore conosce in ogni istante la posizione delle zampe rispetto ai telai e dei telai uno rispetto all'altro e l'inclinazione del corpo rispetto all'orizzontale. Grazie a queste informazioni il sistema di controllo è in grado di muoversi su terreno accidentato, superando gli ostacoli che rientrano nelle possibilità del veicolo e retrocedendo e cambiando direzione in presenza di ostacoli troppo alti o di crepacci troppo profondi. Le funzioni di navigazione ad alto livello vengono lasciate all'operatore umano, cosa possibile non solo nelle missioni lunari ma anche in quelle su Marte e su asteroidi non troppo lontani dalla Terra. E' comunque previsto di studiare l'uso della telecamera di bordo per dotare il veicolo di capacità di navigazione autonoma, cosa necessaria per missioni verso i satelliti di Giove o di Saturno. Walkie-6 è solo un dimostratore, costruito con componenti non adatti all'uso spaziale, ma ha permesso di acquisire l'esperienza necessaria alla realizzazione di una famiglia di veicoli semiautonomi adatti ai vari ambienti che si incontreranno in una vasta gamma di missioni. I veicoli di cui Walkie-6 costituisce un prototipo funzionale, avranno un importante ruolo nelle missioni che, nei primi anni del nuovo millennio, contribuiranno ad aprire all'uomo le nuove frontiere del sistema solare. E potranno servire anche per interventi in ambienti terrestri inaccessibili a causa di incidenti o di calamità naturali. Giancarlo Genta Politecnico di Torino Realizzato a Torino un «insetto» elettronico per esplorare altri pianeti o ambienti ostili: ad esempio luoghi resi inaccessibili dalle conseguenze di qualche incidente Giancarlo Genta e alcuni suoi allievi impegnati, con l'Alenia, nella realizzazione di un robot a sei zampe al Politecnico di Torino

Persone citate: Giancarlo Genta, Sojourner, Watt

Luoghi citati: Torino