Un team di ricercatori dell’Institute of Science Tokyo, guidato dal professor Hiroto Tanaka, ha sviluppato un metodo innovativo utile ai robot a volo battente per rilevare la direzione del vento con un’accuratezza del 99% utilizzando sensori di deformazione su ali flessibili biomimetiche. Ispirato ai recettori naturali presenti nelle ali di uccelli e insetti, questo approccio apre nuove possibilità per il controllo avanzato di robot a volo battente in condizioni di vento variabili.
Come funziona il rilevamento biomimetico
Nella natura, uccelli e insetti utilizzano recettori meccanici sulle loro ali per percepire variazioni del vento e adattare il proprio volo in tempo reale. Gli scienziati hanno replicato questa capacità integrando sette sensori di deformazione a basso costo su ali flessibili che imitano la struttura di quelle dei colibrì.
Il sistema è stato testato in una galleria del vento, dove le ali, alimentate da un motore DC a 12 battiti al secondo, sono state esposte a venti deboli di 0,8 m/s da diverse direzioni. I dati raccolti dai sensori sono stati analizzati tramite un modello di rete neurale convoluzionale (CNN), che ha classificato con precisione le direzioni del vento.
Risultati chiave
I test hanno dimostrato che il sistema è in grado di classificare con un’accuratezza del 99,5% la direzione del vento utilizzando dati raccolti in un singolo ciclo di battito d’ala. Anche con dati limitati (0,2 cicli), l’accuratezza rimane elevata, raggiungendo l’85,2%.
- Struttura biomimetica: La rimozione dei supporti interni delle ali ha ridotto l’accuratezza della classificazione, evidenziando l’importanza della struttura flessibile per migliorare la sensibilità al vento.
- Efficienza dei sensori: L’utilizzo di un singolo sensore ha prodotto risultati eccellenti, con un’accuratezza che variava tra il 95,2% e il 98,8%, ma ha mostrato una significativa perdita di precisione con dati limitati.
Implicazioni per i robot a volo battente
Questo sistema rappresenta un passo avanti per i robot a volo battente, che finora non potevano permettersi strumenti di rilevamento del flusso a causa di vincoli di peso e dimensioni. Utilizzando sensori di deformazione, i robot possono ora rilevare e adattarsi al vento in tempo reale, migliorando stabilità e capacità operative in ambienti difficili.
Lo studio dimostra come l’ispirazione dalla natura possa rivoluzionare il design tecnologico, consentendo ai robot di acquisire capacità avanzate con soluzioni semplici ed economiche. Questo progresso apre nuove strade per l’uso di robot a volo battente in applicazioni come monitoraggio ambientale, operazioni di salvataggio e agricoltura.
