Sensori chimici, droni, laser e algoritmi permettono alle macchine di muoversi alla ricerca della sorgente di un gas. Dalle discariche agli impianti industriali, la mobile robot olfaction punta a portare il monitoraggio dove una rete fissa di sensori non basta
Un robot si muove all’interno di un impianto. Non sta cercando un ostacolo e nemmeno fotografando ciò che incontra. Sta seguendo un gas.
Raccoglie misure mentre avanza, osserva come cambia la concentrazione nell’aria, incrocia le informazioni con quelle sul vento e prova a risalire fino al punto dal quale arriva l’emissione.
È la Mobile Robot Olfaction, un settore di ricerca nel quale robot terrestri e droni vengono equipaggiati con sensori capaci di rilevare sostanze volatili e sistemi che permettono di ricostruirne la distribuzione nello spazio.
L’obiettivo è ambizioso: non limitarsi a dire che nell’aria c’è un determinato gas, ma utilizzare una macchina mobile per capire dove si trova la sua sorgente.
Il tema è arrivato anche a NOSE2026, la conferenza internazionale sul monitoraggio ambientale di odori e VOC che si è svolta a Bologna dal 6 all’8 luglio 2026. Tra gli interventi plenari, Patrick P. Neumann del BAM – Federal Institute for Materials Research and Testing tedesco ha presentato proprio il passaggio dalla robotica olfattiva mobile a sistemi eterogenei di sensori destinati al monitoraggio nel mondo reale.
Seguire un odore non è semplice come sembra
L’idea ricorda immediatamente quello che fanno molti animali.
Un cane può seguire una traccia olfattiva. Una falena può utilizzare segnali chimici trasportati dall’aria per orientarsi.
Trasferire questa capacità a un robot, però, è tutt’altro che facile.
Il problema principale è che un gas disperso nell’ambiente non forma necessariamente una scia ordinata che conduce direttamente alla sorgente.
Il vento cambia direzione. Gli edifici generano turbolenze. La concentrazione può aumentare improvvisamente e pochi metri più avanti diminuire. Una folata può trasportare il gas lontano dal punto di emissione.
Ricerche sulla localizzazione delle sorgenti attraverso robot mobili hanno mostrato proprio quanto sia difficile assumere, negli ambienti reali, un flusso d’aria costante e unidirezionale.
Per questo seguire semplicemente il punto in cui la concentrazione aumenta non basta.
Dalla discarica al robot cercatore
Uno degli ambienti studiati dalla ricerca è quello delle discariche.
Qui possono essere presenti numerose sorgenti diffuse e individuare il punto dal quale arriva un’emissione può essere complesso.
Un lavoro scientifico al quale ha partecipato lo stesso Neumann ha sperimentato differenti piattaforme robotiche, compresi due robot terrestri e un micro-drone, studiando il comportamento dei sensori chimici e del flusso d’aria in diversi ambienti.
L’obiettivo era capire come una macchina potesse contribuire alla localizzazione delle sorgenti gassose in condizioni realistiche.
Il vantaggio teorico è evidente.
Una rete tradizionale di sensori misura ciò che succede nei punti in cui i sensori sono installati.
Un robot, invece, può muoversi.
Può attraversare l’area, raccogliere misure in posizioni differenti e modificare il proprio percorso sulla base delle informazioni appena ottenute.
Il drone porta il sensore sopra l’impianto
Portare il sensore in aria apre possibilità ancora diverse.
Neumann e altri ricercatori hanno sviluppato negli anni sistemi basati su micro-droni per la localizzazione delle sorgenti di gas, sperimentando algoritmi capaci di guidare la piattaforma verso la sorgente.
Successivamente il gruppo ha lavorato anche sul progetto UAV-REGAS, una piattaforma aerea equipaggiata con un sensore laser TDLAS – Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy.
In questo caso il principio diventa ancora più interessante: il drone può effettuare misure a distanza senza dover attraversare direttamente la nube di gas.
Il sistema combina un sensore laser leggero con un supporto stabilizzato montato sul drone. La ricerca ha mostrato la possibilità di utilizzare queste misure anche per la ricostruzione della distribuzione del gas e la localizzazione delle sorgenti.
Perché misurare a distanza può essere un vantaggio
Un drone che deve fisicamente attraversare una nube può alterare in parte ciò che sta cercando di misurare.
Le eliche producono infatti forti movimenti d’aria.
È un problema non banale quando l’obiettivo è ricostruire una distribuzione gassosa.
Le tecnologie ottiche di misura a distanza possono ridurre questa difficoltà: il sensore punta verso una determinata zona e analizza l’assorbimento della radiazione da parte del gas lungo il percorso ottico.
Non tutte le sostanze possono naturalmente essere monitorate nello stesso modo e ogni tecnologia presenta limiti specifici.
Ma il concetto cambia radicalmente il modo di immaginare il monitoraggio: non è più necessariamente il gas a dover raggiungere il sensore. Può essere il sensore a interrogare una porzione di atmosfera a distanza.
Il robot non deve avere soltanto il “naso”
La ricerca sta andando però oltre il semplice sensore chimico.
Un robot può avere telecamere, sistemi di localizzazione, anemometri, sensori chimici, laser e informazioni sulla geometria dell’ambiente.
Ed è proprio la combinazione di informazioni differenti a rappresentare uno dei filoni più promettenti.
Un esperimento pubblicato sulla rivista Sensors, per esempio, ha combinato visione artificiale e rilevazione chimica per aiutare un robot a individuare la possibile sorgente di un gas in un ambiente interno.
La telecamera riconosce gli oggetti presenti. Il sensore identifica il gas. Il sistema utilizza poi le relazioni tra le due informazioni per restringere il campo delle possibili sorgenti.
Se viene rilevato un determinato gas e davanti al robot ci sono diversi oggetti, l’algoritmo può stabilire quali siano candidati plausibili e organizzare la ricerca di conseguenza.
Dalla robotica olfattiva ai sistemi eterogenei
È proprio questo passaggio che sta emergendo nella ricerca più recente.
Non costruire semplicemente un robot con un sensore di gas, ma creare sistemi nei quali strumenti diversi collaborano.
Sensori fissi possono controllare continuamente un’area. Un drone può intervenire quando viene rilevata un’anomalia. Un robot terrestre può avvicinarsi alla zona. Informazioni meteorologiche e modelli di dispersione possono aiutare a interpretare le misure.
Il titolo scelto da Neumann per la plenaria di NOSE2026 è indicativo: “From Mobile Robot Olfaction to Heterogeneous Sensing Systems for Real-World Monitoring”.
Il futuro potrebbe quindi non essere un singolo robot che imita perfettamente il naso di un animale.
Potrebbe essere una rete composta da sensori diversi, alcuni fissi e altri mobili, capaci di condividere informazioni.
E gli odori?
Qui bisogna fare una distinzione importante.
Rilevare un gas non equivale automaticamente a misurare un odore così come viene percepito dall’uomo.
Un sensore può individuare metano, idrogeno solforato o un’altra sostanza target. Un naso elettronico può riconoscere il pattern associato a una determinata miscela.
L’olfattometria dinamica, invece, misura la risposta sensoriale attraverso un panel umano.
Sono piani differenti.
La robotica può però diventare estremamente interessante nella gestione delle emissioni odorigene quando permette di mappare l’aria, seguire sostanze traccianti, individuare anomalie e restringere la zona nella quale cercare una possibile sorgente.
Il monitoraggio comincia a muoversi
Per decenni il monitoraggio ambientale è stato legato soprattutto a un concetto: installare uno strumento in un punto e aspettare che l’inquinante arrivi fino a lui.
La robotica ribalta questa logica.
È lo strumento che può andare alla ricerca dell’emissione.
Non significa che droni e robot sostituiranno centraline, campionamenti, laboratori o panel olfattometrici.
Significa aggiungere una nuova possibilità.
Quando un’emissione è intermittente, quando la sorgente è difficile da raggiungere o quando bisogna controllare un’area molto vasta, avere un sensore capace di muoversi può cambiare completamente la strategia di indagine.
Il robot che “annusa” l’aria non appartiene più soltanto alla fantascienza.
La vera sfida adesso è insegnargli dove andare a cercare.
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