Sulla Luna ci sono materie prime che l’umanità potrebbe un giorno estrarre e utilizzare. Diverse agenzie spaziali, come l’Agenzia Spaziale Europea (ESA), stanno già pianificando missioni per esplorare meglio il satellite della Terra e trovare minerali. Ciò richiede veicoli di esplorazione adeguati. I ricercatori svizzeri guidati dal Politecnico di Zurigo stanno ora perseguendo l’idea di non inviare un singolo rover in esplorazione, ma un’intera squadra di veicoli e macchine volanti che si completano a vicenda.
Come possibili futuri dispositivi di esplorazione, i ricercatori hanno equipaggiato tre robot deambulanti del tipo Anymal, sviluppato all’ETH, con vari dispositivi di misurazione e analisi. Hanno testato questi robot deambulanti in vari siti in Svizzera e presso il Centro europeo per l’innovazione delle risorse spaziali (ESRIC) in Lussemburgo. Qui, qualche mese fa, il team svizzero, insieme a colleghi tedeschi, ha vinto un concorso europeo per rover lunari. Il concorso riguardava la ricerca e la determinazione di minerali su un sito di prova modellato sulla superficie lunare. Nell’ultimo numero della rivista esterna Science Robotics call_made, gli scienziati descrivono come hanno esplorato un terreno sconosciuto con diversi robot.
Assicurazione contro i guasti
"L’utilizzo di più robot presenta due vantaggi", spiega Philip Arm, dottorando del gruppo del professore dell’ETH Marco Hutter. "I singoli robot possono assumere compiti specializzati e svolgerli contemporaneamente. Inoltre, grazie alla ridondanza, una squadra di robot è in grado di compensare il guasto di un compagno". In questo caso, ridondanza significa che importanti apparecchiature di misura sono installate su diversi robot. Ridondanza e specializzazione sono quindi obiettivi opposti. "Per trarre i vantaggi di entrambi, è importante trovare il giusto equilibrio", afferma Arm.
I ricercatori del Politecnico di Zurigo e delle Università di Basilea, Berna e Zurigo hanno risolto il problema equipaggiando due robot camminatori come specialisti: Uno era particolarmente bravo a mappare il terreno e a classificare la geologia. Per farlo, ha utilizzato uno scanner laser e diverse telecamere, comprese quelle in grado di effettuare analisi spettrali, per ottenere i primi indizi sulla composizione minerale della roccia. L’altro robot si è specializzato nella determinazione precisa delle rocce. A tal fine, ha utilizzato uno spettrometro Raman e una telecamera per microscopia.
Il terzo robot era un generalista: Poteva sia mappare il terreno che determinare le rocce, quindi aveva una gamma di compiti più ampia rispetto agli specialisti, ma poteva eseguirli in modo meno preciso con le sue attrezzature. "In questo modo, sarebbe stato possibile completare la missione con successo se uno dei robot avesse fallito, indipendentemente da quale", spiega Arm.
Lacombinazione fa la differenza
Alla Space Resources Challenge organizzata da ESRIC e dall’ESA, la giuria è rimasta particolarmente colpita dal fatto che, grazie alla ridondanza, i ricercatori sono riusciti a sviluppare un sistema di esplorazione robusto di fronte ai guasti. Come premio, gli scienziati svizzeri, insieme ai colleghi del Centro di ricerca per la tecnologia dell’informazione di Karlsruhe, hanno vinto un contratto di ricerca di un anno per sviluppare ulteriormente la tecnologia. Non verranno utilizzati solo robot che camminano, ma anche robot con ruote. I colleghi del Centro di ricerca per l’informatica stanno lavorando con questi robot."I robot che camminano, come il nostro Anymal, hanno dei vantaggi nei campi di massi e sui terreni ripidi, ad esempio per scendere in un cratere", spiega Hendrik Kolvenbach, scienziato del gruppo del professor Hutter dell’ETH. In questo caso, i robot con ruote sono svantaggiati. D’altra parte, questi ultimi possono muoversi più velocemente su terreni più facili. In una missione futura, sarebbe quindi opportuno combinare robot diversi per modalità di locomozione. Si potrebbero aggiungere anche robot volanti.
I ricercatori intendono anche aumentare l’autonomia dei robot. Finora tutti i dati dei robot confluiscono in un centro di controllo dove un operatore assegna i compiti ai singoli robot. In futuro, i robot semi-autonomi potrebbero assegnare alcuni compiti direttamente l’uno all’altro, con possibilità di controllo e di intervento da parte dell’operatore.
