Navigare nel difficile terreno di mondi rocciosi è sempre stato impegnativo. Purtroppo, la campagna Free Spirit non ha raggiunto il suo obiettivo di liberare il coraggioso rover marziano dal pantano in cui si era trovato, nonostante due anni di sforzi continui da parte di alcuni dei migliori ingegneri del mondo. Per affrontare tale difficoltà, altri ingegneri hanno esplorato metodi di propulsione alternativi, e un team di ricercatori nell’UE ha intrapreso questa strada per il loro lavoro su un robot minerario autonomo. Hanno scelto di utilizzare una vite di Archimede come loro principale sistema di propulsione.
Il team ha già testato con successo diverse iterazioni prototipiche del loro robot minerario miniaturizzato. Recentemente, hanno pubblicato un articolo che descrive una piattaforma di mobilità basata su quattro viti di Archimede controllate individualmente, che potrebbero risultare utili non solo per l’estrazione sotterranea.
Come nella maggior parte dei progetti ingegneristici, hanno iniziato con un modello computerizzato, che ha portato a un modello CAD che il team ha testato su terreni diversi. Non sono stati i primi a considerare l’uso della vite di Archimede come meccanismo di propulsione. Ricerche esistenti hanno evidenziato che non è il metodo più efficiente su alcuni terreni. Tuttavia, può navigare praticamente su quasi tutti i terreni, almeno fino a un certo punto.
Il lavoro descritto nell’articolo faceva parte del progetto ROBOMINERS, sostenuto dall’UE. Credito – Canale YouTube ROBOMINERS
I modelli cinematici sono fondamentali nello sviluppo di qualsiasi robot, e uno con un sistema di propulsione relativamente oscuro non fa eccezione. Poiché le viti di Archimede possono essere modellate da qualsiasi angolo osservativo, coordinare il funzionamento di ciascuna delle quattro viti indipendenti per allinearsi correttamente nella direzione desiderata ha richiesto una modellazione complessa, che è stata infine integrata nell’algoritmo di controllo a bordo di un computer posizionato sulla piattaforma mobile.
Un’altra parte dell’algoritmo di controllo richiedeva che il robot comprendesse la propria orientazione. Per farlo, il team ha sviluppato una rete integrata di sensori. Questi sensori variavano dai sistemi di posizionamento a tempo di volo, che consentivano al robot di misurare la distanza da un oggetto, a dei sensori di forza sulle viti stesse, per garantire che non esagerassero con la coppia e bruciassero i motori di traslazione.
Una volta selezionati i sensori e scritto il codice di controllo preliminare, era ora di metterli alla prova in un ambiente reale. Il team ha costruito un prototipo fisico, in parte realizzato con componenti stampati in 3D, e ha iniziato a muoverlo su varie superfici. Il sistema di propulsione ha funzionato bene su neve, sabbia, terreno ghiacciato e fango. Tuttavia, è stato principalmente utilizzato per percorrere superfici pianeggianti, piuttosto che le pendenze più complicate che potrebbe incontrare in alcuni ambienti, come Marte.
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Questo non significa che il sistema non possa adattarsi alle pendenze, solo che c’è ancora del lavoro da fare. ROBOMINERS, il progetto europeo focalizzato sulla costruzione di un robot minerario autonomo, sta puntando a completare il suo prototipo finale presto, e i risultati dei test della piattaforma di propulsione mostrati in questo ultimo studio contribuiranno a questo. Un giorno, potrebbe contribuire a un robot simile sulla Luna o su Marte.
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Immagine principale: Prototipo del robot a vite su terreno foglioso. Credito – Gkliva et al.