I terreni granulosi e cedevoli sono un ostacolo allo spostamento in sicurezza dei robot. Lo studio della locomozione delle lucertole, che corrono con estrema disinvoltura su ogni tipo di superficie, ha permesso di elaborare un modello matematico dei movimenti più efficaci in condizioni simili e di realizzare un prototipo di robot che potrebbe essere applicato all'esplorazione planetaria.

Elaborando un modello matematico dei movimenti delle lucertole, un gruppo di ricercatori è riuscito a mettere a punto un prototipo di robot - dotato di sei zampe e lungo 13 centimetri, per un peso di circa 150 grammi - è in grado di spostarsi su terreni estremamente granulosi e cedevoli. Questo tipo di superficie può rappresentare un notevole ostacolo all'avanzamento di mezzi che facciano affidamento sulle ruote e che possono insabbiarsi o ribaltarsi, un rischio questo tanto maggiore quanto minori sono le loro dimensioni. Il risultato, la cui più ovvia applicazione è nel campo della progettazione di rover destinati all'esplorazione planetaria, è di tre ricercatori del Georgia Institute of Technology - Chen Li, Tingnan Zhang, e Daniel I. Goldman - che lo descrivono in un articolo pubblicato su "Science".

Gran parte degli studi sulla locomozione dei robot si sono basati sull'applicazione di equazioni dinamiche in cui si presuppone che il punto di contatto con il terreno avvenga su una superficie rigida, piana e non scivolosa. In un ambiente naturale, però, queste condizioni sono un'eccezione mentre i terreni che si incontrano più spesso sono terreni cedevoli o granulosi. Far muovere un robot su terreni simili è una sfida particolarmente difficile perché la risposta dei mezzi granulari alle sollecitazioni è ancora poco nota e per essa non si dispone di modelli matematici davvero soddisfacenti.

I ricercatori sono partiti dallo studio della dinamica dei movimenti delle lucertole, che si spostano con estrema disinvoltura su superfici ghiaiose e sabbiose, elaborando un primo modello che hanno poi perfezionato con simulazioni al computer e sperimentazioni. "Abbiamo scoperto che le leggi 'terradinamiche' che governano questo movimento sono valide per una varietà di mezzi granulari, tra cui i semi di papavero, perle di vetro e sabbia naturale", spiega Li.

Nel corso dello studio i ricercatori hanno scoperto che gli arti convessi, a forma di lettera "C", sono quelli che offrono prestazioni migliori. "Quando le 'zampe' sono convesse, il robot genera forte una spinta verticale e una ridotta resistenza, e quindi è in grado di correre velocemente" ha detto Goldman. "Cambiando la forma dell'arto in modo che fosse piatto o concavo, la performance calava. Questa informazione è importante per ottimizzare l'efficienza energetica delle zampe dei robot."

Un "sottoprodotto" di importanza non secondaria di questa ricerca riguarda poi le tecniche di modellizzazione. "Usando le equazioni 'terradinamiche', la nostra simulazione è risultata non solo altrettanto accurata di una simulazione basata sul consolidato metodo di simulazione degli elementi discreti, o DEM, ma anche computazionalmente molto più efficiente", ha detto Zhang. " Con i computer del nostro laboratorio, per simulare con il metodo DEM un secondo di locomozione del robot su un letto granulare di cinque milioni di semi di papavero serve un mese. Usando la terradinamica, la simulazione richiede solo 10 secondi."