Riassunto:
Un gruppo di ricerca dell'Università di Tecnologia e Design di Singapore (SUTD) ha sviluppato una nuova piattaforma robotica bionica chiamata ALBATROSS. Il suo concetto di design può essere riassunto come "cadere come semi di acero e navigare come una barca a vela". Il sistema è progettato per risolvere il problema del monitoraggio a lungo termine in acque remote, lontane dalla costa. Si prevede che continuerà a funzionare in mare per diverse settimane in futuro, fornendo una soluzione a basso costo e ad alta efficienza per il monitoraggio ambientale.
ALBATROSS sta per "Airborne Lander con Buoyant AuToROtating Sailing Sensor". I ricercatori sperano di combinare i vantaggi del rapido dispiegamento delle piattaforme aeronautiche con la resistenza a lungo termine delle apparecchiature di navigazione marittima, in modo che il robot possa essere lasciato cadere direttamente dall’aereo nell’area marittima target, regolare automaticamente il suo assetto dopo essere caduto in acqua e utilizzare l’energia eolica per navigare autonomamente.
Per molto tempo, il monitoraggio dell'ambiente oceanico si è trovato di fronte a un dilemma. Sebbene le navi tradizionali possano rimanere a lungo nell’area della missione e raccogliere dati, spesso impiegano molto tempo per raggiungere la posizione target; mentre gli aerei possono raggiungere velocemente l'area designata, ma non possono sostare continuativamente per svolgere compiti di monitoraggio. Il gruppo di ricerca ritiene che ALBATROSS combini i vantaggi di entrambi e possa essere implementato rapidamente e rimanere sul posto per lungo tempo.
Negli scenari di utilizzo reali, gli aerei trasporteranno ALBATROSS nell'area marittima target e implementeranno i lanci aerei. Il robot è dotato di due vele ad ala rigida. Queste vele alari non solo rallentano la velocità di discesa, ma fungono anche da fonte di energia per la barca a vela dopo essere caduta in acqua, quindi non sono necessari paracadute aggiuntivi o carrelli di atterraggio speciali.
Durante il processo di discesa, le vele alari ruoteranno passivamente come semi di acero, producendo un effetto stabilizzante attraverso la rotazione, rallentando la velocità di caduta e mantenendo un assetto stabile. Quando la piattaforma tocca l'acqua, il suo speciale design di distribuzione del peso aiuterà il robot a ripristinare automaticamente la postura corretta. Successivamente, le due vele alari iniziarono a utilizzare l'energia eolica per spingere la piattaforma in avanti, mentre la superficie del timone, progettata secondo una struttura a coda di pesce, era responsabile del controllo della rotta.
Il gruppo di ricerca ha affermato che il concetto di progettazione di ALBATROSS non è quello di combattere l'ambiente naturale, ma di sfruttare appieno le forze naturali per completare le attività. Il robot si affida alla rotazione passiva per completare un atterraggio sicuro, realizza il raddrizzamento automatico attraverso la progettazione del baricentro e quindi utilizza l'energia eolica per ottenere un movimento continuo. I ricercatori ritengono che questa struttura meccanica relativamente semplice dovrebbe ridurre significativamente i costi e promuovere l’impiego su larga scala in aree difficili da raggiungere con i metodi tradizionali.
Dopo essere entrato nello stato di crociera, ALBATROSS può muoversi autonomamente tra più waypoint preimpostati facendo affidamento solo su tre attuatori e tre sensori di navigazione. Per verificare l'effetto del progetto, il gruppo di ricerca ha rilasciato il prototipo da un'altitudine di 150 metri. I risultati del test hanno mostrato che il robot è rimasto stabile durante la discesa, è entrato in acqua con una forza di impatto ridotta e ha completato con successo attività autonome di raddrizzamento e navigazione. I ricercatori stimano che senza il sistema di decelerazione della rotazione, l’energia d’impatto subita da una piattaforma simile quando cade in acqua aumenterà di circa 18,5 volte.
Durante i test sul campo presso il bacino idrico di Singapore, il prototipo più grande di ALBATROSS ha raggiunto una velocità massima di circa 1 km all'ora e ha funzionato ininterrottamente per circa 3 ore. Durante il periodo, i sensori aerei hanno raccolto con successo dati ambientali quali umidità, temperatura e direzione del vento.
Il team di ricerca ritiene che in futuro questa piattaforma potrà essere ampiamente utilizzata in campi quali il monitoraggio ambientale, la ricerca sui cambiamenti climatici, le operazioni di ricerca e salvataggio e la sicurezza marittima. Poiché si basa principalmente sull’energia eolica per la propulsione, si prevede che i tempi di esecuzione della missione saranno significativamente prolungati riducendo al contempo il consumo di energia.
Tuttavia, al momento, ALBATROSS viene ancora testato principalmente in un ambiente controllato e non ha ancora sperimentato il test rigoroso del vero mare aperto. I ricercatori hanno affermato che la prossima fase di lavoro si concentrerà sulla promozione della transizione della piattaforma verso applicazioni reali nell’ambiente marino, compreso il miglioramento della resistenza strutturale, della durata e dell’affidabilità in condizioni marine difficili.
Si prevede inoltre che le future versioni di ALBATROSS siano dotate di apparecchiature di rilevamento più ricche, inclusi sensori subacquei, sistemi sonar e dispositivi di stoccaggio dell'energia di maggiore capacità, in modo da intraprendere compiti di osservazione degli oceani più complessi e a lungo termine.
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