Robot Bipedale che Combina Camminata e Volo per Navigare Terreni Accidentati

Un robot bipedale che combina camminata e volo per creare un nuovo tipo di locomozione è stato sviluppato da ricercatori al Caltech. Questa nuova combinazione consente al robot di eseguire movimenti complessi.

Il robot è un mix tra un robot che cammina e un robot che vola, e si chiama LEONARDO, o LEO per breve. È in grado di camminare su una fune tesa, saltare e andare in skateboard.

Il robot è stato sviluppato da un team al Center for Autonomous Systems and Technologies (CAST) del Caltech, e si tratta del primo robot a utilizzare gambe con più articolazioni e propulsori a elica per ottenere il controllo dell’equilibrio.

La ricerca è stata pubblicata il 6 ottobre su Science Robotics.

Soon-Jo Chung è l’autore corrispondente e Bren Professor of Aerospace and Control and Dynamical Systems.

“Abbiamo tratto ispirazione dalla natura. Pensate a come gli uccelli sono in grado di sbattere le ali e saltare per navigare le linee del telefono,” dice Chung. “Un comportamento complesso ma affascinante si verifica quando gli uccelli si spostano tra camminare e volare. Volevamo capire e imparare da questo.”

“C’è una somiglianza tra il modo in cui un uomo che indossa un jet suit controlla le gambe e i piedi quando atterra o decolla e il modo in cui LEO utilizza il controllo sincronizzato dei propulsori a elica e delle articolazioni delle gambe,” aggiunge Chung. “Volevamo studiare l’interfaccia tra camminare e volare dal punto di vista dinamico e di controllo.”

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Robot Bipedali

I robot bipedali utilizzano movimenti simili a quelli umani per navigare terreni reali, e questi movimenti possono includere correre o saltare. Tuttavia, i terreni accidentati spesso rendono difficile questo tipo di movimento. I robot che volano possono navigare facilmente questo stesso terreno accidentato volando al di sopra di esso, ma sono anche ostacolati dal consumo di energia elevato durante il volo e dalla capacità di carico limitata.

Kyunam Kim è un ricercatore post-dottorato al Caltech e co-autore principale del documento.

“I robot con una capacità di locomozione multimodale sono in grado di muoversi attraverso ambienti impegnativi più efficientemente dei robot tradizionali, passando opportunamente tra i loro mezzi di movimento disponibili. In particolare, LEO mira a colmare il divario tra i due domini disparati della locomozione aerea e bipedale che non sono tipicamente intrecciati nei sistemi robotici esistenti,” dice Kim.

Sviluppo di un Movimento Ibrido

I ricercatori hanno cercato di superare questo limite affidandosi a un movimento ibrido che si trova tra camminare e volare. LEO ha gambe leggere che riducono lo stress sui propulsori sostenendo una grande quantità di peso.

Patrick Spieler è co-autore principale del documento.

“In base al tipo di ostacoli che deve superare, LEO può scegliere di utilizzare la camminata o il volo, o combinare entrambi 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 fune tesa e andare in skateboard,” dice Spieler.

LEO è alto 2,5 piedi e ha due gambe con tre articolazioni attuate, nonché quattro propulsori a elica montati ad angolo sulle spalle del robot. I propulsori di LEO aiutano a mantenerlo in piedi mentre cammina, e gli attuatori delle gambe cambiano la posizione delle gambe per spostare il centro di massa del robot in avanti, utilizzando un controllore di camminata e volo sincronizzato. Quando LEO vola, funziona come un drone e utilizza solo i propulsori.

Elena-Sorina Lupu è una studentessa di dottorato al Caltech e co-autrice del documento.

“A causa dei suoi propulsori, puoi spingere o urtare LEO con molta forza senza farlo cadere,” dice Lupu.

Il team cercherà ora di migliorare le prestazioni di LEO sviluppando un design di gamba più rigido che possa sostenere più peso, e cercherà anche di aumentare la forza di spinta dei propulsori. Un altro obiettivo è rendere LEO più autonomo e dotarlo di un algoritmo di controllo di atterraggio di drone appena sviluppato.

“Attualmente, LEO utilizza i propulsori per mantenere l’equilibrio durante la camminata, il che significa che utilizza l’energia in modo piuttosto inefficiente. Stiamo pianificando di migliorare il design della gamba per far camminare e mantenere l’equilibrio di LEO con il minimo aiuto dei propulsori,” dice Lupu.