I pesci robotici stampati in 3D sono stati sviluppati da più istituzioni, per molteplici scopi: per studiare il pesce reale , per rilevare le tossine nell’acqua e altro ancora. Ora i ricercatori del Dynamical Systems Laboratory della Tandon School of Engineering della New York University hanno sviluppato nuovi pesci robotici per diversi scopi: uno per proteggere il vero pesce.
“I pesci robotici hanno importanti applicazioni reali”, ha dichiarato Roni Barak Ventura, un dottorando in ingegneria meccanica presso la Tandon School of Engineering. “In ambienti di laboratorio, i pesci replicati sono utilizzati per fornire stimoli controllabili per studiare il comportamento del pesce vivente. Poiché il pesce robotico diventa sempre più simile alla sua controparte vivente – sia nell’aspetto che nel comportamento – può iniziare a sostituire il vero pesce in esperimenti che possono risparmiare la vita degli animali. ”
Tuttavia, non è l’unico modo in cui i pesci robotici possono salvare vere vite di pesci. I robot, che sono basati su pesci zebra, possono essere effettivamente utilizzati per guidare pesci zebra reali lontano da ambienti pericolosi.
“In natura, i pesci robotici possono essere potenzialmente utilizzati per allontanare banchi di pesci dai pericoli, come le fuoriuscite di petrolio”, ha detto Ventura. “E, naturalmente, essendo robot, il pesce robotico è uno strumento utile nell’educazione STEM, che ispira persone di tutte le età a conoscere la scienza e l’ingegneria.”
I ricercatori provenienti da una varietà di sfondi si sono riuniti per creare il pesce robotico.
“Guidato dal professor Maurizio Porfiri, il Dynamical Systems Laboratory è composto da persone provenienti da diverse discipline, tra cui ingegneri, matematici, biologi e psicologi”, ha affermato Ventura. “Avere un gruppo così diversificato ci consente di condurre ricerche interessanti che coprono ampi campi scientifici”.
Per creare il pesce robotico, i ricercatori hanno usato una combinazione di stampa 3D e elettronica off-the-shelf.
“Dal momento che vogliamo che i nostri prodotti siano tradotti nella vita di tutti i giorni, cerchiamo di utilizzare materiali di base e convenienti”, ha affermato Ventura. “Utilizziamo semplici attuatori, come motori passo-passo e servomotori. Per il rilevamento, usiamo semplici web camera e li accoppiamo con MATLAB o altri software per computer. La morfologia dei robot è molto importante nella nostra ricerca. Spesso stampiamo modelli di replica 3D usando plastica ABS. Quando proviamo a imitare dimensioni e consistenza, utilizziamo anche stampi in silicone. Tutti i robot sono dipinti con colori non tossici, ovviamente. Abbiamo diversi approcci per controllare i sistemi che progettiamo. Alcuni pesci robotici sono controllati da iDevices tramite Bluetooth o tramite RFM e Wi-Fi. Per piattaforme più grandi che richiedono movimento e calcolo complessi, utilizziamo un computer. ”
Ci sono due diversi approcci per controllare il movimento del pesce: uno è quello di permettere loro di muoversi indipendentemente dal vero pesce, e l’altro è quello di tracciare e imitare il vero pesce.
“Generalmente utilizziamo due paradigmi di controllo: open-loop e closed-loop. Nelle configurazioni ad anello aperto, la piattaforma robotica manovra una replica indipendente dal vero pesce nel serbatoio, sulla base di traiettorie basate sui dati o di modelli matematici di nuoto per pesci “, ha spiegato Ventura. “Nelle configurazioni ad anello chiuso, una telecamera registra la posizione del pesce. Quindi un software interno acquisisce la posizione del pesce ed esegue di conseguenza le traiettorie comportamentali. ”
Questo non è facile, comunque.
“È molto difficile lavorare con gli animali perché il loro comportamento è stocastico e altamente imprevedibile”, ha detto Ventura. “Replicare il loro comportamento e movimento è specifico per ogni specie ed è estremamente difficile da catturare.”
La ricerca è promettente, tuttavia, e Ventura lo presenterà il 12 giugno all’Atlantic Design and Manufacturing Show, che fa parte del massiccio evento Advanced Manufacturing di New York . La sessione di Ventura si chiamerà “Imparare dalla natura: i meccanici dietro lo zoo robot”. Avrà a disposizione un carro armato del pesce zebra robotico per dimostrarlo.