WorMa è un robot serpentiforme anfibio che si muove su terra e in acqua con lo stesso movimento ondulatorio. Non ha meccanismi di riconfigurazione: nessuna zampa che si ritrae, nessuna elica che esce dal corpo. Si adatta ai diversi terreni spostando il proprio peso tramite acqua pompata tra due serbatoi interni. Il robot è lungo circa 50 cm e il corpo è composto da cinque segmenti stampati in 3D collegati da quattro giunti motorizzati.
L’idea di fondo è semplice ma non banale. Invece di cercare un unico compromesso valido ovunque, il robot adatta continuamente il proprio equilibrio al terreno che sta per affrontare. Quattro servi generano l’onda che spinge in avanti, mentre un ESP32 supervisiona il sistema. Sotto il corpo, i cuscinetti in silicone forniscono aderenza direzionale durante lo strisciamento; ai lati, i dischi in schiuma danno galleggiabilità in acqua.
Due serbatoi in lattice da 300 grammi spostano il baricentro
Il cuore dell’adattamento sta in due serbatoi a palloncino in lattice, uno nella testa e uno nella coda. Insieme contengono circa 300 grammi di acqua, cioè il 28% della massa totale del robot. Una pompa peristaltica da 12 V montata centralmente trasferisce l’acqua tra i due serbatoi e sposta il centro di gravità. Il trasferimento completo richiede circa 110 secondi.
Una pompa peristaltica con motore DC e tubo in silicone è la scelta naturale per questo compito: la pompa peristaltica da 12 V lavora senza valvole e non contamina l’acqua con lubrificanti. La scheda che supervisiona tutto è un ESP32, mentre quattro servi generano il movimento ondulatorio.
I numeri raccontano meglio di qualsiasi descrizione come cambia il comportamento. Con il peso in avanti il robot è l’unica configurazione capace di salire una pendenza di 19,5 gradi, e riduce il costo di trasporto di almeno il 33% rispetto alle altre distribuzioni. Spostando l’acqua verso la coda, invece, la velocità di nuoto aumenta fino al 26% e l’efficienza del nuoto migliora del 52%.
Come WorMa sale un gradino di 15 cm e risale dall’acqua
La sequenza per superare un gradino di 15 cm mostra bene la logica del robot. Prima avvicina il peso in avanti per l’aderenza, poi lo trasferisce verso la parte posteriore per sollevare la sezione anteriore. Infine lo riporta in avanti dopo aver agganciato il bordo superiore. La stessa onda che striscia sul piano funziona anche in salita, in acqua e nella risalita dall’acqua alla terraferma.
- ESP32 per la supervisione del sistema
- Una pompa peristaltica da 12 V montata centralmente
- Quattro servi per generare il movimento ondulatorio
- Quattro giunti motorizzati tra i segmenti
- Cinque segmenti di corpo stampati in 3D
- Cuscinetti in silicone per l’aderenza direzionale
- Dischi in schiuma per la galleggiabilità
- Due serbatoi a palloncino in lattice da circa 300 grammi d’acqua
Chi vuole ripercorrere il lavoro trova nell’articolo scientifico pubblicato su Advanced Robotics Research il racconto del progetto e le prove sperimentali. Il punto interessante per chi costruisce è che l’adattamento non richiede né più zampe né più motori: basta una diversa distribuzione del peso. E i numeri lo dimostrano, dal 33% di costo di trasporto in meno al 52% di efficienza in più in acqua.
Fonte: https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adrr.70163
