I ricercatori del Caltech hanno costruito un robot bipede che combina la camminata con il volo per creare un nuovo tipo di locomozione, rendendolo eccezionalmente agile e capace di movimenti complessi. LEO crea un nuovo tipo di locomozione a metà tra il camminare e il volare. Credito immagine: Caltech In parte robot che cammina, in parte drone volante, il LEONARDO (abbreviazione di LEgs ONboARD drOne o LEO in breve) può camminare su una slackline, saltare e persino andare su uno skateboard. Sviluppato da un team delCenter for Autonomous Systems and Technologies(CAST) di Caltech, LEO è il primo robot che utilizza gambe multi-articolazione e propulsori basati su elica per ottenere un buon livello di controllo sul proprio equilibrio. Un articolo sul robot LEO è stato pubblicato online ed è apparso sulla copertina di ottobre 2021 di Science Robotics. “Ci siamo ispirati alla natura. Pensa al modo in cui gli uccelli sono in grado di svolazzare e saltare per navigare sulle linee telefoniche “, afferma Soon-JoChung, autore corrispondente e Bren Professor di Aerospace and Control and Dynamical Systems. “Un comportamento complesso ma intrigante si verifica quando gli uccelli si muovono tra il camminare e il volare. Volevamo capire e imparare da questo”. “C'è una somiglianza tra il modo in cui un essere umano che indossa una tuta a reazione controlla le gambe e i piedi durante l'atterraggio o il decollo e il modo in cui LEO utilizza il controllo sincronizzato dei propulsori e delle articolazioni delle gambe basati su eliche distribuite”, aggiunge Chung. “Volevamo studiare l'interfaccia di camminare e volare dal punto di vista della dinamica e del controllo”. I robot bipedi sono in grado di affrontare terreni complessi del mondo reale utilizzando lo stesso tipo di movimenti che usano gli umani, come saltare o correre o persino salire le scale, ma sono ostacolati dal terreno accidentato. I robot volanti si muovono facilmente su terreni difficili semplicemente evitando il suolo, ma affrontano una serie di limitazioni: elevato consumo di energia durante il volo e capacità di carico utile limitata. “I robot con una capacità di locomozione multimodale sono in grado di muoversi in ambienti difficili in modo più efficiente rispetto ai robot tradizionali passando in modo appropriato tra i mezzi di movimento disponibili. In particolare,LEO mira a colmare il divario tra i due disparati domini della locomozione aerea e bipede che non sono tipicamente intrecciati nei sistemi robotici esistenti”, afferma Kyunam Kim, ricercatore post-dottorato al Caltech e co-autore del documentoScience Robotics. Utilizzando un movimento ibrido che è da qualche parte tra camminare e volare, i ricercatori ottengono il meglio da entrambi i mondi in termini di locomozione. Le gambe leggere di LEO eliminano lo stress dai suoi propulsori sostenendo la maggior parte del peso, ma poiché i propulsori sono controllati in modo sincrono con le articolazioni delle gambe, LEO ha un equilibrio inquietante. “In base ai tipi di ostacoli che deve attraversare, LEO può scegliere di usare la camminata o il volo, o unire i due come necessario. Inoltre, LEO è in grado di eseguire manovre di locomozione insolite che anche negli esseri umani richiedono una padronanza dell'equilibrio, come camminare su una slackline e andare sullo skateboard”, afferma Patrick Spieler, co-autore del documentoScience Roboticsed ex membro del gruppo di Chung. che è attualmente con il Jet Propulsion Laboratory, che è gestito da Caltech per la NASA. LEO è alto 2,5 piedi ed è dotato di due gambe con tre giunti azionati, insieme a quattro propulsori dell'elica montati ad angolo sulle spalle del robot. Quando una persona cammina, regola la posizione e l'orientamento delle gambe per far avanzare il centro di massa mentre viene mantenuto l'equilibrio del corpo. Anche LEO cammina in questo modo: le eliche assicurano che il robot sia in posizione eretta mentre cammina e gli attuatori delle gambe cambiano la posizione delle gambe per spostare in avanti il centro di massa del robot attraverso l'uso di un controller sincronizzato di camminata e volo. In volo, il robot usa le sue eliche da solo e vola come un drone. “Grazie alle sue eliche, puoi colpire o pungolare LEO con moltaforza senza far cadere il robot”, afferma Elena-Sorina Lupu (MS '21), studentessa laureata al Caltech e coautrice del documentoScience Robotics. Il progetto LEO è stato avviato nell'estate del 2019 con gli autori del documentoScience Roboticse tre studenti universitari del Caltech che hanno partecipato al progetto attraverso il programma SURF (Summer Undergraduate Research Fellowship) dell'Istituto. Successivamente, il team prevede di migliorare le prestazioni di LEO creando un design delle gambe più rigido in grado di supportare una parte maggiore del peso del robot e aumentare la forza di spinta delle eliche. Inoltre, sperano di rendere LEO più autonomo in modo che il robot possa capire quanto del suo peso è supportato dalle gambe e quanto deve essere supportato dalle eliche quando si cammina su un terreno irregolare. I ricercatori hanno anche in programma di dotare LEO di un algoritmo di controllo dell'atterraggio dei droni di nuova concezione che utilizza reti neurali profonde. Con una migliore comprensione dell'ambiente, LEO potrebbe prendere le proprie decisioni sulla migliore combinazione di camminata, volo o movimento ibrido che dovrebbe utilizzare per spostarsi da un luogo all'altro in base a ciò che è più sicuro e a ciò che utilizza la minor quantità di energia . “In questo momento, LEO utilizza le eliche per bilanciarsi durante la camminata, il che significa che utilizza l'energia in modo abbastanza inefficiente. Stiamo pianificando di migliorare il design delle gambe per far camminare e bilanciare LEO con il minimo aiuto delle eliche”, afferma Lupu, che continuerà a lavorare su LEO durante il suo programma di dottorato. Nel mondo reale, la tecnologia progettata per LEO potrebbe favorire lo sviluppo di sistemi di carrello di atterraggio adattivi composti da articolazioni delle gambe controllate per robot aerei e altri tipi di veicoli volanti. Il team prevede che i futuri velivoli ad ala rotante su Marte potrebbero essere dotati di carrello di atterraggio con gambe in modo che l'equilibrio del corpo di questi robot aerei possa essere mantenuto mentre atterrano su terreni inclinati o irregolari, riducendo così il rischio di guasto in condizioni di atterraggio difficili. Scritto da Robert Perkins Fonte: Caltech

31 Views
(Visited 4 times, 1 visits today)

Lascia un commento

Il tuo indirizzo email non sarà pubblicato. I campi obbligatori sono contrassegnati *