Le tartarughe marine ispirano i robot per navigare in mare senza GPS

Un algoritmo basato sul campo magnetico terrestre potrebbe consentire ai veicoli marini di raggiungere obiettivi a lunga distanza. Lo studio è stato realizzato dall’Università di Pisa in collaborazione con l’Instituto Superior Técnico di Lisbona

Da uno studio dell’Università di Pisa e dell'Instituto Superior Técnico di Lisbona arriva il primo algoritmo di navigazione per i robot pensato per operare anche in assenza di segnale GPS e senza utilizzare mappe geomagnetiche precostruite. L’approccio, ispirato alle capacità migratorie delle tartarughe marine, sfrutta esclusivamente misurazioni locali del campo magnetico terrestre e la conoscenza preliminare della firma magnetica dell’obiettivo.

Per verificare il funzionamento dell’algoritmo, i ricercatori hanno studiato il percorso delle tartarughe verdi tra l’Isola di Ascensione e le coste del Brasile. Le prime simulazioni hanno mostrato che i robot seguono percorsi molto simili a quelli delle tartarughe marine. La ricerca potrebbe contribuire allo sviluppo di nuove tecnologie per veicoli subacquei autonomi, sistemi di monitoraggio oceanico e missioni di esplorazione in contesti privi di infrastrutture di navigazione. La navigazione autonoma in mare aperto rappresenta infatti una sfida complessa: le missioni a lunga distanza possono svolgersi lontano da infrastrutture di comunicazione e in condizioni in cui il GPS non è disponibile o non è affidabile. Il campo magnetico terrestre costituisce una risorsa particolarmente promettente, grazie alla sua presenza globale e alla sua stabilità nel tempo.

"Diversi studi hanno mostrato che le tartarughe marine sono sensibili alle variazioni di intensità e di inclinazione del campo magnetico terrestre - dice Paolo Luschi, docente di zoologia al Dipartimento di Biologia dell’Università di Pisa - e possono usare questa percezione per determinare la propria posizione rispetto a una destinazione desiderata, così da stabilire la direzione da tenere per raggiungerla. Nel nostro studio ci siamo chiesti se un meccanismo simile, che probabilmente è implicato anche nella migrazione degli uccelli, potrebbe garantire le prestazioni di navigazione necessarie ai veicoli marini a navigazione autonoma”.

"L’idea centrale è consentire al veicolo di apprendere la direzione più promettente durante il tragitto, invece di affidarsi a una rappresentazione completa dell’ambiente fornita da mappe preesistenti - spiega Cristiano Cammelletti, dottorando in robotica a Dipartimento di Ingegneria dell'Informazione dell'Università di Pisa - In questo modo, il sistema può affrontare missioni in aree oceaniche remote, dove la disponibilità di mappe dettagliate non è garantita.

Il veicolo, dotato di un magnetometro, si affida esclusivamente a misurazioni della variazione locale di intensità e inclinazione del campo magnetico terrestre e, come fanno le tartarughe, alla memoria delle caratteristiche magnetiche del sito specifico di interesse. Si presume che tale memoria persista nel tempo, consentendo al veicolo di riconoscere la firma magnetica della propria destinazione e di dirigersi verso di essa di conseguenza. La “firma” comprende i valori di intensità totale e di inclinazione del Campo Magnetico”.

Fonte: Università di Pisa - Ufficio stampa