Un team di robot in esplorazione lunare

La Luna contiene 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 rintracciare i minerali. Ciò richiede veicoli di esplorazione adeguati. I ricercatori svizzeri guidati dall'ETH di Zurigo stanno ora perseguendo l'idea di inviare in esplorazione non un singolo rover, ma un'intera squadra di veicoli e dispositivi volanti che si completino a vicenda.

Come possibili futuri dispositivi di esplorazione, i ricercatori hanno equipaggiato tre robot deambulatori Anymal, sviluppati presso l'ETH di Zurigo, con diversi dispositivi di misurazione e analisi. Hanno testato questi robot deambulatori in vari siti in Svizzera e presso il Centro europeo per l'innovazione spaziale (ESRIC) in Lussemburgo. Qualche mese fa, il team svizzero ha vinto un concorso europeo per rover lunari insieme a colleghi tedeschi. L'obiettivo del concorso era trovare e identificare i minerali su un sito di prova modellato sulla superficie della luna. Nell'ultimo numero della rivista scientifica pagina esternaScienza Robotica Gli scienziati descrivono come esplorano un terreno sconosciuto con diversi robot.

Assicurazione contro il fallimento

"L'utilizzo di più robot presenta due vantaggi", spiega Philip Arm, dottorando del gruppo del professor Marco Hutter dell'ETH. "I singoli robot possono assumere compiti specializzati e svolgerli contemporaneamente. Inoltre, grazie alla sua ridondanza, una squadra di robot è in grado di compensare il guasto di un compagno di squadra". In questo caso, ridondanza significa che importanti dispositivi di misura sono installati su diversi robot. Ridondanza e specializzazione sono quindi obiettivi opposti. "Per poter sfruttare i vantaggi di entrambi, è importante trovare il giusto equilibrio", afferma Arm.

I ricercatori dell'ETH di Zurigo e delle Università di Basilea, Berna e Zurigo hanno risolto questo problema equipaggiando due robot camminatori come specialisti: Uno era particolarmente bravo a mappare il terreno e a classificare la geologia. Ha utilizzato uno scanner laser e diverse telecamere, comprese quelle in grado di effettuare analisi spettrali, per ottenere le prime informazioni sulla composizione minerale della roccia. L'altro robot era specializzato nella determinazione precisa delle rocce. A questo scopo ha utilizzato uno spettrometro Raman e una telecamera per microscopia.

Il terzo robot era un generalista: Era in grado di mappare il terreno e di determinare le rocce, quindi aveva una gamma di compiti più ampia rispetto agli specialisti, ma poteva eseguire questi compiti in modo meno preciso con i suoi dispositivi. "In questo modo, sarebbe stato possibile completare la missione con successo se uno dei robot avesse fallito, indipendentemente da quale", spiega Arm.

La combinazione fa la differenza

In occasione della Space Resources Challenge organizzata da ESRIC e dall'ESA, la giuria è rimasta particolarmente colpita dal fatto che i ricercatori siano riusciti a sviluppare un sistema di esplorazione robusto in caso di guasti grazie alla ridondanza. Come premio, gli scienziati svizzeri, insieme ai colleghi del Centro di ricerca per l'informatica 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 quando si scende 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 stanno anche progettando di aumentare l'autonomia dei robot. Finora tutti i dati dei robot sono stati inviati a 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 opzioni di controllo e intervento per l'operatore.