Ispirato alle formiche il nuovo sistema di navigazione robotica

Roma – I robot leggeri del futuro potrebbero orientarsi e spostarsi attraverso lo spazio e gli ambienti grazie a un nuovo approccio che richiede un tempo di calcolo notevolmente inferiore rispetto alle opzioni attuali. Ispirato alle capacità di navigazione delle formiche, questo nuovo sistema è stato descritto sulla rivista Science Robotics dagli scienziati dell’Università tecnica di Delft, nei Paesi Bassi. Il team, guidato da Tom van Dijk, ha esaminato i meccanismi alla base del movimento delle formiche, che combinano le informazioni visive dell’ambiente circostante con il conteggio dei passi effettuati per ripercorrere la strada di casa. La strategia, implementata in sistemi di navigazione autonoma, permette ai robot di ritrovare il punto di partenza con un consumo limitato di energia di immagazzinamento e calcolo. I piccoli robot potrebbero essere utilizzati in vari contesti, dal monitoraggio delle scorte nei magazzini fino alla ricerca di perdite di gas nei siti industriali. Estremamente leggeri, questi automi possono infatti muoversi negli spazi stretti. La principale difficoltà, però, riguarda la necessità di fare in modo che si orientino autonomamente. Il GPS, i radiofari di comunicazione o altri sistemi di mappatura sono efficaci, ma in alcuni casi possono essere poco precisi o non disponibili. L’intelligenza artificiale necessaria per la navigazione autonoma implementata finora genera delle mappe tridimensionali altamente dettagliate, che richiedono ingenti quantità di elaborazione e memoria. Per superare i limiti attuali, il gruppo di ricerca ha considerato le strategie utilizzate dagli insetti per spostarsi e riconoscere la strada. In particolare, spiegano gli esperti, le formiche combinano il monitoraggio del proprio movimento con comportamenti guidati visivamente basati sul loro sistema visivo a bassa risoluzione, ma quasi omnidirezionale. I due parametri, rispettivamente odometria e memoria visiva, permettono agli animali di effettuare come delle istantanee dell’ambiente. Nel tragitto a ritroso, le formiche confrontano l’ambiente con l’immagine mentale e si muovono per ridurre al minimo le differenze. “La tecnologia che abbiamo sviluppato – commenta van Dijk – può essere paragonata alla strategia di Hansel, della nota fiaba dei fratelli Grimm, che lasciava delle pietre per ritrovare la strada di casa. Se si usano troppe istantanee, la memoria si esaurisce, se si scattano poche immagini, gli elementi non sono sufficienti per ripercorrere il tragitto. La difficoltà principale è quella del bilanciamento”. La strategia di navigazione, riportano gli autori, ha permesso a un drone CrazyFlie, da 56 grammi, dotato di una telecamera omnidirezionale, di coprire distanze fino a 100 metri con soli 0,65 kiloByte. “Questo sistema – afferma Guido de Croon, altra firma dell’articolo – rappresenta un passo importante per l’applicazione di piccoli robot autonomi nel mondo reale. L’assenza di mappe tridimensionali del luogo non è necessaria in tutti i contesti, in alcuni ambienti, come la mappatura delle serre o dei magazzini, sono sufficienti pochi scatti rilevanti elaborati con l’odometria”. (30science.com)