I corpi appiattiti degli scarafaggi possono infilarsi in luoghi inaccessibili agli esseri umani, senza lasciare traccia. Mangiano praticamente qualsiasi cosa e sono quasi indistruttibili. Tutte queste qualità li rendono il mezzo perfetto per operazioni di ricerca e soccorso, oltre ad altre applicazioni più discutibili, come la sorveglianza. Ecco perché un team dell’Università di Osaka in Giappone e dell’Università Diponegoro in Indonesia ha deciso che gli scarafaggi cyborg sarebbero una buona idea. Il concetto prevede di combinare il meglio di entrambi i mondi: l’anatomia organica dello scarafaggio, perfezionata attraverso milioni di anni di evoluzione per navigare in spazi ristretti e ambienti ostili, guidata verso una destinazione scelta dall’uomo con pochi impulsi elettronici da uno zaino high-tech.
La creazione di un robot funzionante su piccola scala è una sfida; volevamo evitare questo ostacolo mantenendo le cose semplici,” spiega il principale autore, un ingegnere meccanico dell’Università Diponegoro. “Semplicemente attaccando dispositivi elettronici agli insetti, possiamo evitare i dettagli più fini dell’ingegneria robotica e concentrarci sul raggiungimento dei nostri obiettivi.”
Diciamolo chiaramente: anche i robot più avanzati sono piuttosto goffi quando si tratta di movimento. C’è un livello di dettaglio nel movimento animale che i nostri migliori automi non hanno nemmeno iniziato a decifrare. Questo diventa particolarmente evidente quando si tratta di navigazione verticale: come tutti i fan di Doctor Who sapranno, molti robot possono essere facilmente sconfitti da una semplice scala. Uno scarafaggio, d’altra parte, può arrampicarsi sui muri, scalare perimetri, penetrare tubi e persino tollerare ambienti a bassa ossigenazione.
Piuttosto che partire da zero, il team voleva vedere se gli scarafaggi sibilanti del Madagascar (Gromphadorhina portentosa) potessero essere dotati di sensori che rilevano movimento, ostacoli, umidità, temperatura e altri dati, oltre a elettrodi impiantati sulle antenne e sul corpo che possono essere utilizzati per guidare l’insetto. L’intero sistema è chiamato ‘sistema di navigazione bioibrido basato sul comportamento (BIOBBN)’ ed è basato sulla programmazione di raggiungimento-evitamento, che prevede l’obiettivo di raggiungere una posizione stabilita evitando gli ostacoli che si presentano lungo il percorso.
BIOBBN presenta due algoritmi di navigazione: uno per ambienti semplici e l’altro per situazioni più complesse. “Il primo sistema di navigazione potrebbe utilizzare uno zaino elettronico più ingombrante e pesante, mentre il secondo necessitava di uno più compatto e leggero per adattarsi alla navigazione in terreni complessi,” scrivono gli autori.
Hanno testato gli scarafaggi bio-hackerati in un percorso a ostacoli disseminato di sabbia, rocce e legno. I comandi di navigazione sono stati utilizzati con parsimonia per garantire che il cyborg raggiungesse il suo obiettivo, ma a parte questo, gli animali sono stati per lo più lasciati liberi di trovare la propria strada, evitando o superando ostacoli e raddrizzandosi quando le cose andavano storte. “Questo algoritmo… ha sfruttato i comportamenti naturali degli scarafaggi, come seguire i muri e arrampicarsi, per navigare intorno e sopra gli ostacoli,” scrivono gli autori. “Il secondo scenario più denso ha richiesto più tempo a causa dell’aumento dell’evitamento degli ostacoli e del comportamento naturale di arrampicata.”
Gli autori sperano che questi bug-bot possano essere utilizzati per ispezionare le macerie pericolose lasciate in seguito a guerre e disastri naturali, e persino rilevare sopravvissuti e soccorritori in difficoltà. Possono inviare dati su luoghi inadatti agli esseri umani: i tubi stretti degli edifici, i tunnel profondi sotterranei e i siti di patrimonio culturale sensibili. Il team nota anche il loro potenziale valore nella sorveglianza, che è una prospettiva molto più allarmante.
“Credo che i nostri insetti cyborg possano raggiungere obiettivi con meno sforzo e potenza rispetto ai robot puramente meccanici,” dice un ingegnere di robotica umida dell’Università di Osaka. “Il nostro sistema di navigazione bioibrido autonomo supera problemi che hanno tradizionalmente sfidato i robot, come il recupero da una caduta. Questo è ciò che serve per uscire dal laboratorio e entrare in scenari di vita reale come la natura selvaggia.”
Ovviamente, non è chiaro come gli scarafaggi si sentano riguardo a tutto questo. Questa ricerca è stata pubblicata in Soft Robotics.