Ciglia artificiali, sensori per pesci robot

Da Milano – Un gruppo di ricercatori del Center for Biomolecular Nanotechnologies dell’Istituto Italiano di Tecnologia (CBN@UniLe) a Lecce ha studiato il sistema sensoriale cigliato dei pesci e ne ha realizzato una versione artificiale, basata su dispositivi in grado di leggere la velocità dell’acqua che le deflette. Il risultato è stato raggiunto all’interno del progetto FILOSE per lo studio e la realizzazione di pesci robot in grado di nuotare in autonomia.

Il progetto FILOSE, di durata triennale e finanziato nell’ambito del Settimo Programma Quadro della Commissione Europea, ha visto la collaborazione dell’Istituto Italiano di Tecnologia e dell’Università di Verona in Italia, l’Università di Bath nel Regno Unito, il Politecnico di Riga in Lettonia e il Politecnico di Tallinn in Estonia.

Il gruppo di ricerca di IIT ha studiato i principi biologici alla base di uno speciale recettore che regola il meccanismo di orientamento e movimento in acqua dei pesci, sviluppando un sensore artificiale bio-mimetico in grado di convertire i flussi e la pressione dell’acqua sulla superficie di un mezzo sottomarino, in informazioni utili al suo controllo e a un risparmio energetico. I pesci, infatti, sono muniti di un sistema sensoriale – detto “linea laterale” poiché localizzato sulla pelle lungo il corpo – grazie al quale sono in grado di leggere il flusso dell’acqua e di minimizzare, di conseguenza, il consumo di energia sia durante il moto singolo o in branchi, sia in posizioni di stazionamento.

“Sebbene negli ambienti acquatici le correnti possano essere di diverso tipo, il nostro sensore è stato sviluppato in modo da permettere il riconoscimento di elementi distintivi, quali la direzione e l’intensità del flusso d’acqua, riconducibili a situazioni tipiche delle operazioni sottomarine, quali l’individuazione di sorgenti, il movimento o lo stazionamento in acqua” dichiara il Dott. Francesco Rizzi, team leader presso il Center for Biomolecular Nanotechnologies dell’Istituto Italiano di Tecnologia.

La versione meccanica di tale sistema è affidata a ciglia artificiali che, installate su piccoli robot, avranno il compito di dirigerli verso obiettivi precisi, utilizzando il flusso delle correnti d’acqua. In particolare, tali sensori artificiali saranno collegati al sistema di controllo di mezzi sottomarini bio-mimetici autonomi robotizzati, progettati secondo le forme naturali dei pesci. A questo proposito, il Politecnico di Tallin ha in via di realizzazione il prototipo di una trota arcobaleno artificiale lunga 50 cm, dove i sensori sviluppati dai ricercatori di IIT la renderanno capace di minimizzare il consumo energetico utilizzato nelle operazioni sott’acqua.

L’invenzione va incontro, quindi, alla necessità di alimentare veicoli sottomarini di piccole dimensioni, come per esempio i sommergibili o i batiscafi che vengono impiegati per analisi ambientali, ispezioni sottomarine e sorveglianza civile e militare, sfruttando attualmente un’alta quantità di energia da batterie elettriche. Oltre a garantire risparmio energetico, questi “robot pesce” potranno in futuro sostituire le operazioni, condotte da sub, nella ispezione diretta delle coste marine in caso di situazioni pericolose per la vita.