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Di tutti gli animali, il cuore del pesce è uno di quelli che batte meno volte al minuto: alcuni, come il merluzzo antartico, non superano i dieci impulsi. Ma è sufficiente affinché il sangue distribuisca ossigeno ed energia attraverso tutte le cellule del corpo. Usando questa immagine come fonte d’ispirazione, un gruppo di ingegneri delle università di Cornell e Pennsylvania (USA) ha studiato come creare un sistema circolatorio da cui i robot ottengono energia e si nutrono “come se fossero organismi biologici“. Una proposta che vorrebbe andare oltre le batterie tradizionali e cambiare il modo in cui le macchine ottengono energia per funzionare.

La chiave di questa ricerca, pubblicata sulla rivista scientifica Nature, risiede negli studi degli ingegneri del sistema vascolare progettati per il pesce robot, ispirato al pesce leone. Invece di immagazzinare energia in una batteria, come fa la maggior parte delle macchine, la immagazzinano nel liquido che scorre attraverso il sistema circolatorio del robot, che è simile a quello di un animale. “Questo ‘sangue’ contiene sostanze chimiche (iodio e zinco) che reagiscono creando una corrente elettrica e viene pompato in tutto il corpo permettendo al pesce di muoversi“, spiega Cameron Aubin, del dipartimento di ingegneria aerospaziale e meccanica dell’Università della California. 

 

Il “sangue” del robot per aumentare l’autonomia

La differenza con le attuali macchine idrauliche è che usano un fluido (tradizionalmente, olio) in modo che il robot possa mobilizzare i suoi meccanismi, ma “questi fluidi hanno solo il compito di trasmettere la forza. Nel nostro pesce, il sangue finto ha una funzione aggiunta: funge anche da batteria“, aggiunge Aubin. In questo modo, il pesce robot immagazzina energia in tutto il suo corpo, così come le piante e gli animali.

L’autonomia e la conservazione dell’energia sono ancora una delle maggiori sfide dei robot. Il wireless, ad esempio, può funzionare per un breve periodo di tempo prima di dover averne bisogno. L’aggiunta di batterie non è una soluzione: aumenta il peso e le dimensioni della macchina e, con essa, il consumo di energia, che richiede più batterie e così via.

Uno degli obiettivi di questa indagine era risolvere questo problema. “Abbiamo creato un sistema multifunzionale che immagazzina energia attraverso il corpo del robot e partecipa alla locomozione. Questo sistema vascolare sintetico aumenta la densità energetica del nostro robot senza aumentarne il peso“, spiega Aubin.

Questo nuovo approccio ha aumentato la quantità di energia immagazzinata nel robot del 325% rispetto a una macchina che ha una batteria separata e un sistema di fluido idraulico. Inoltre, ha moltiplicato il tempo di funzionamento del robot di quattro. Ma, in cambio, il pesce si muove molto lentamente. Altri pesci robot che funzionano con una batteria al litio tradizionale si muovono 20 volte più velocemente. Questo è precisamente uno dei limiti che la ricerca futura deve superare.

La difficoltà a ricaricarla può anche essere un handicap: non ha una batteria che può essere cambiata, quindi è necessario collegarla alla corrente o scaricare il liquido che circola attraverso i suoi condotti e iniettarne un altro che sia caricato di energia. Anche così, la ricerca soddisfa il suo obiettivo iniziale: ossia  quello di costruire un robot autonomo che funzioni da solo e più a lungo.

Questa tecnologia è agli inizi e ha ancora molte sfide da affrontare. Ma potrebbe essere un punto di partenza per trovare nuovi modi di nutrire i robot. Gli androidi di domani potrebbero sembrare un po’ più simili agli umani se avessero il loro sistema circolatorio di energia.