Da prove ed errori è nato Flipper, il serpente robot.

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PROGETTO STUDENTE - I robot intelligenti per la ricerca e il salvataggio, l’esplorazione e la sorveglianza rappresentano una sfida per l’innovazione. I robot serpente, unici e versatili, potrebbero far progredire le capacità delle macchine in questi campi?

I serpenti robot sono un’innovazione rivoluzionaria nel campo della robotica. Queste macchine flessibili e striscianti eccellono nel muoversi in spazi complessi e ristretti, offrendo un immenso potenziale in diversi campi.

Nelle operazioni di ricerca e salvataggio, ad esempio, i serpenti robot possono facilmente infilarsi in ambienti stretti e ingombri, come edifici crollati o detriti. Grazie alla flessibilità del loro corpo, possono muoversi facilmente in spazi ristretti, superare ostacoli ed esplorare aree inaccessibili. Dotati di telecamere e sensori, questi robot trasmettono dati in tempo reale, consentendo alle squadre di soccorso di localizzare i sopravvissuti e valutare le condizioni circostanti.

Nell’ambito del corso Making Intelligent Things , un gruppo di studenti del Bachelor della Facoltà di Informatica e Comunicazione (IC) dell’EPFL ha realizzato un progetto pratico in condizioni reali: la progettazione e la produzione di Flipper, il serpente robot.

Pinball è lungo 1,2 metri e realizzato con 13 parti stampate in 3D dal design intricato. Si muove ed esplora l’ambiente circostante utilizzando tre modalità di movimento distinte: Earthworm, Concertina e Ripple. La modalità Earthworm consente un movimento preciso centimetro per centimetro, la modalità Concertina imita il movimento aggraziato di una fisarmonica e, in modalità Ripple, Flipper striscia senza sforzo in un movimento sinusoidale.

"Il nostro progetto doveva includere sia aspetti software che hardware ed essere complesso e realizzabile entro il termine di otto settimane", spiega Leila Sidjanski, studentessa al secondo anno del corso di laurea in sistemi di comunicazione e membro del team. "All’inizio ci sentivamo sopraffatti, ma abbiamo trovato un progetto di serpente online che ci ha ispirato e abbiamo beneficiato dei preziosi consigli di un dottorando in robotica dell’EPFL".

Il team aveva già una buona conoscenza degli algoritmi, dei linguaggi di programmazione e della progettazione di sistemi, ma non aveva esperienza diretta nella produzione di sistemi robotici. Ha colto l’opportunità di ampliare le proprie competenze.

"Abbiamo iniziato lavorando sulla progettazione delle parti da stampare, anche se non avevamo alcuna esperienza di progettazione 3D. Dovevamo anche capire come il serpente si sarebbe mosso in modo fluido, cosa che si è rivelata molto difficile nel codice. Abbiamo dovuto regolare continuamente i parametri, il che ha comportato un sacco di tentativi ed errori. Infine, un’altra sfida molto pratica è stata quella di dividere i compiti tra di noi e pianificarli, perché non si può iniziare a testare il serpente se non è finito, o il suo movimento se non si sono collegati i cavi", dice Lea Grieder, un altro membro del team e studentessa di laurea triennale in informatica.

Christoph Koch, docente del corso, spiega che è difficile far muovere un robot come un animale vivente, soprattutto nel caso dei serpenti, i cui movimenti sono particolarmente sottili. "I serpenti si muovono grazie alla microstruttura delle squame del loro corpo, che non possiamo riprodurre. Un modello di movimento applicabile consentirebbe al serpente robot di muoversi sul posto senza alcun movimento in avanti. Il team ha parlato con ricercatori del settore e ha letto pubblicazioni scientifiche sull’argomento prima di fare alcune scelte di progettazione molto intelligenti che hanno portato al successo del progetto. Hanno fatto tutto di propria iniziativa, senza alcuna istruzione".

Per il team, poter dimostrare ciò che la matematica può fare è stato uno degli aspetti più gratificanti del corso e del progetto.

"Finora la matematica utilizzata nei nostri studi è stata astratta. Per me la matematica è immaginaria, non si può vedere davvero. Grazie al corso Making Intelligent Things, abbiamo potuto fare qualcosa di concreto, mettere alla prova tutte le nostre conoscenze e creare qualcosa di veramente bello. Possiamo mostrare cosa può fare la matematica. Le nostre famiglie sono rimaste stupite da ciò che abbiamo creato in così poco tempo e hanno capito che ci stavamo divertendo molto", aggiunge Leila Sidjanski.

Il team spera di apportare ulteriori miglioramenti e aggiunte a Pinball e di continuare a portarlo a un pubblico più ampio. Raccomanderebbero il corso Making Intelligent Things? "Se qualcuno mi avesse fatto questa domanda nelle prime due settimane di corso, avrei risposto di no, perché siamo stati gettati nel baratro. Dovevamo trovare la nostra strada da soli. Ma man mano che si va avanti, si imparano molte cose: la stampa 3D, l’elettronica, la saldatura, come orientarsi da soli nell’organizzazione, ed è sicuramente uno dei corsi in cui abbiamo imparato di più in così poco tempo. È stato davvero fantastico e abbiamo dato il massimo. Il risultato è impressionante e questo ci rende ancora più orgogliosi del nostro progetto", conclude Lea Grieder.

Christoph Koch è pieno di elogi per i suoi studenti. I progetti che sviluppano nell’ambito del corso non smettono mai di stupirlo: "Nel caso di Flipper, non mi aspettavo che funzionasse così bene. Anche molti altri team hanno fatto progressi impressionanti in un lasso di tempo molto breve, e alla fine abbiamo ottenuto diversi progetti brillanti".

I cinque membri della squadra di Flipper, il robot serpente, erano: Robin Bochatay, Cherilyn Christen, Lea Grieder, Giovanni Ranieri e Leila Sidjanski.

Gli altri sei progetti sviluppati quest’anno a Making Intelligent Things sono stati:
* un gioco fisico di Mario Kart
* un plotter 2D per persone disabili (basato sulle espressioni facciali)
* un monociclo autobilanciato
* un veicolo robotico SLAM (localizzazione e mappatura simultanea)
* StrumMaster (una chitarra acustica che suona da sola)
* un magazzino automatizzato con un carrello elevatore autonomo