I robot sferici sono sistemi costituiti da una struttura sferica e da una unità di controllo interna (IDU) che permettono loro di muoversi.
Com’è fatto un robot sferico?
La struttura esterna è solitamente fatta di un materiale trasparente, ma può anche essere opaco o flessibile per specifiche applicazioni. Esistono, infatti, robot in grado di modificare la forma per assolvere ad altre funzionalità.
Come funziona un robot sferico?
I robot sferici si muovono rotolando sul pavimento e possono essere o telecomandati. In quasi tutti i robot sferici, la comunicazione tra l’unità di guida interna e l’unità di controllo esterna è senza fili. Solitamente tali robot utilizzano, quale fonte di energia, una batteria situata al loro interno, ma esistono alcuni robot sferici che utilizzano celle solari.
Il rullo di questi robot ha due gradi di libertà, potendosi muovere attorno alla superficie interna della sfera. Inoltre, il rullo è collegato alla base attraverso un’asta, costituita da una molla che assicura che il rullo e le ruote non si rompano.
Il centro di controllo, il motore e le batterie sono contenute all’interno del telaio. L’orientamento degli elementi rispetto alla sfera può essere cambiato e la direzione del baricentro si sposta, determinando uno spostamento del robot.
Quali tecnologie utilizza un robot sferico?
I robot sferici possono essere divisi in base alla diversa configurazione e alle tecnologie utilizzate per il funzionamento.
Video: Robot sferico
Nei robot con carrello interno, un carrello a tre o quattro ruote è montato nella sfera in modo simile a una palla da criceto. I cambi nella velocità di orientamento delle ruote sono utilizzati per guidare il robot. Questa configurazione è molto facile da realizzare, tuttavia le ruote possono perdere il contatto con la superficie interna della sfera a causa dell’interruzione del movimento.
Nei robot dotati di carrello interno, asta e rullo, le ruote sono in contatto con la superficie interna della sfera grazie alla combinazione di asta, molla e rullo e grazie al bilanciamento della struttura che limita il numero di ruote a due.
Nei robot configurati con un pendolo a un asse, esso permette lo spostamento del baricentro ed è utilizzato per consentire la rotazione e la pendenza del robot. Questo, tuttavia limita la stabilità del robot.
Nei robot configurati con un volano, un impulso o una reazione delle ruote sono utilizzati per far pendere il pendolo interno. I sistemi Control Momentum Gyroscope (CMG) sono utilizzati, ad esempio, per ruotare grandi satelliti o stazioni spaziali.
Una serie di attuatori è utilizzata per spingere i robot a spostamento di massa. La generazione del movimento è complessa e inefficiente dal momento che numerosi attuatori operano continuamente.
I robot alimentati dal vento sono limitati a specifici usi. Essi possono incanalare l’energia esterna e utilizzarla per far funzionare i sistemi di controllo.
Anche i robot subacquei sono realizzati per funzionare in specifici ambienti. Alcuni sono utilizzati per navigare nei sistemi di raffreddamento dei reattori nucleari, attraverso valvole e pompe interne al fine di individuare la fuoriuscita di materiali tossici.
Quali sono gli ambiti di applicazione dei robot sferici?
I robot mobili sferici possono essere suddivisi in categorie anche in base alla loro applicazione.
Possono essere utilizzati per l’esplorazione aquatica, riabilitazione, l’educazione dei bambini, l’intrattenimento e per svolgere alcune mansioni nelle fabbriche, quali la pressofusione, la saldatura a gas, le operazioni di assemblaggio e la movimentazione dei macchinari industriali.
Quali sono i vantaggi dei robot sferici?
I robot sferici offrono numerosi vantaggi, tra cui movimenti a basso attrito e spazi ridotti. I sensori e la struttura racchiusa nella sfera sono ben protetti. Il robot Rotundus, ad esempio pesa solamente 25 chilogrammi e questo gli permette di galleggiare, offrendo nuove possibilità all’essere umano per svolgere specifiche attività. Inoltre, non vi possono essere infiltrazioni di materiali quali la sabbia nel motore o in altri componenti, grazie alle caratteristiche descritte. Infine, tali robot sono utilizzati in ambienti particolarmente ostili, in quanto i componenti elettrici sono spesso isolati dall’esterno, permettendo al robot di agire anche in caso di fughe di gas.
