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Venezia è sinonimo di canali. La prossima volta che farete un romantico giro in gondola tra i canali della Serenissima potreste voler buttare un occhio per individuare qualche robot che nuota. Questo perché un team di ricercatori, grazie al progetto subCULTron, finanziato dall’UE, ha «rilasciato» uno sciame di più di 120 robot acquatici nella laguna di Venezia.
Sebbene possa sembrare la scena di un film di fantascienza, questi robot autonomi svolgono un ruolo essenziale negli sforzi della città per ridurre gli effetti dei cambiamenti climatici e dell’inquinamento.
«I cambiamenti climatici, l’inquinamento, il turismo di massa, le specie invasive rappresentano solo alcuni dei cambiamenti critici che la laguna di Venezia si trova ad affrontare», dice Ronald Thenius, ricercatore all’Università di Graz in Austria e membro del team del progetto subCULTron. «Nuove sfide richiedono nuove soluzioni e, per noi, il modo più efficiente di risolverle è con i robot».
Uno sciame di robot subacquei
L’obiettivo principale del progetto era quello di sviluppare un misuratore dello stato dell’arte per monitorare gli ambienti sottomarini di ampie aree lagunari come quella di Venezia. Tuttavia, a differenza dei tradizionali sistemi di monitoraggio, il sistema del progetto subCULTron puntava a fornire un monitoraggio distribuito spazialmente. Questo significava poter misurare vari luoghi diversi esattamente alla stessa ora e lungo un arco di tempo molto lungo. Per far ciò i ricercatori si sono affidati a un ampio gruppo, o per meglio dire sciame, di robot relativamente piccoli ed economici.
«Tale “approccio di gruppo” è in netto contrasto con la pratica più comune di utilizzare un robot grande, e quindi costoso», afferma Thenius. «Il nostro metodo ci permette di effettuare diverse misurazioni alla stessa ora e da luoghi diversi e consente allo sciame robotico di agire autonomamente e in maniera decentralizzata».
Secondo Thenius, è proprio questa architettura unica e auto-organizzata che permette al sistema robotico non solo di effettuare le misurazioni ma anche di reagire ad esse. Pertanto, se il sistema decide che una certa misura non è più necessaria, è in grado di riposizionare automaticamente parti dello sciame in un luogo più interessante o modificare la frequenza di campionatura delle diverse aree.
Cozze, pesci e ninfee
Il sistema subCULTron consiste di tre diversi tipi di robot: una cozza (aMussel), un pesce (aFish) e una ninfea (aPad). «I robot cozza fungono da memoria a lungo termine del sistema consentendo alle informazioni di rimanere oltre l’autonomia di altri tipi di robot», spiega Thenius. «Queste cozze monitorano l’habitat naturale dei pesci della laguna inclusi gli agenti biologici come alghe e batteri».
I robot ninfea invece galleggiano sulla superficie dell’acqua proprio come delle vere ninfee. Questi robot servono come interfaccia del sistema con la società umana fornendo energia e informazioni dal mondo esterno allo sciame. Tra questi due strati nuotano i robot pesce, che sono essenzialmente pesci artificiali che si muovono attraverso l’acqua per monitorare ed esplorare l’ambiente e inviare le informazioni raccolte a aMussel e aPad.
«Non appena lo sciame decide che un certo punto merita più attenzione, numerosi robot cozze emergeranno e saranno trasportati verso la nuova zona di interesse attraverso il robot ninfea», commenta Thenius. «In questo modo lo sciame può muoversi attraverso la laguna e indagare diversi fenomeni in maniera completamente autonoma».
Alimentati dal fango
Oltre agli stessi robot, un altro importante risultato del progetto è la maniera innovativa con cui essi vengono alimentati: il fango. «Un grande passo in avanti è la dimostrazione senza precedenti del concetto che un robot autonomo può funzionare solo su celle a combustibile microbiche», afferma Thenius.
Una cella a combustibile microbica è un sistema bio-elettrochimico che crea una corrente elettrica usando batteri e un ossidante ad alta energia, come l’ossigeno presente nel fango di un fondo lagunare.
«Benché questa tecnologia sia stata testata prima in laboratorio, subCULTron è stato il primo progetto a dimostrare di poter essere utilizzata nell’ambito della robotica autonoma», conclude Thenius. «Questo progetto spalanca le porte a una serie di stimolanti nuovi tipi di tecnologie e innovazioni!»