Scienziati sviluppano una nuova formula per robot energeticamente efficienti

Gli scienziati dell’esercito hanno sviluppato una nuova formula che sta portando nuova consapevolezza su come costruire un robot a gambe energeticamente efficiente.

L’articolo è stato pubblicato su PLOS One. 

Sviluppo di veicoli dell’esercito in cambiamento

Il Comando per lo sviluppo delle capacità di combattimento dell’esercito degli Stati Uniti, o DEVCOM, insieme ai dottori Alexander Kott, Sean Gart e Jason Pusey del Laboratorio di ricerca dell’esercito, stanno sviluppando nuove idee per la costruzione di piattaforme robotiche autonome a gambe per l’esercito. Il team si concentra sul renderle operative con la stessa efficienza di altri sistemi mobili terrestri. 

L’uso di tali sistemi potrebbe alterare lo sviluppo dei veicoli dell’esercito, e secondo gli scienziati, non sanno ancora perché i sistemi a gambe, a ruote e cingolati si adattano alla stessa curva, ma le nuove scoperte sono un passo avanti.

“Se i sviluppatori di veicoli trovano che un certo design richiederebbe più potenza di quanto sia attualmente possibile date una varietà di vincoli del mondo reale, la nuova formula potrebbe indicare esigenze specifiche per una migliore trasmissione e generazione di potenza, o per rivedere le esigenze di massa e velocità del veicolo”, ha detto Gart.

Sviluppo della nuova formula

Gli scienziati sono stati ispirati da una formula degli anni ’80 che mostra le relazioni tra la massa, la velocità e la spesa di potenza degli animali, e hanno sviluppato una nuova formula che può essere applicata a una vasta gamma di sistemi a gambe, a ruote e cingolati, come i robot terrestri.

Il team ritiene di essere il primo a raccogliere e studiare le relazioni che emergono da questi dati, nonostante siano disponibili da 30 anni. Le scoperte dimostrano che i sistemi a gambe sono altrettanto efficienti quanto le piattaforme a ruote e cingolati.

Kott serve come scienziato capo del laboratorio. 

“Nel mondo dei veicoli aerei di combattimento senza pilota e delle munizioni intelligenti, c’è un ruolo crescente per la fanteria smontata che può avanzare, spesso per più giorni, e attaccare in terreni più difficili come montagne, foreste dense e ambienti urbani”, ha detto Kott. “Questo perché tali terreni offrono la maggiore copertura e occultamento contro i veicoli aerei senza pilota. Ciò, a sua volta, richiede che la fanteria smontata sia assistita da veicoli in grado di muoversi facilmente in tali terreni difficili. I veicoli a gambe – possibilmente autonomi – sarebbero molto utili.”

Efficienza energetica

Secondo Kott, uno dei problemi con i robot a gambe è che sembrano avere una scarsa efficienza energetica, e ciò può limitare il teaming con i soldati. 

“Negli ultimi 30 anni, gli scienziati militari statunitensi hanno affrontato una serie di sfide nello sviluppo di veicoli autonomi”, ha detto Kott. “I veicoli terrestri che manovrano su ruote o cingoli, e i veicoli aerei che assomigliano a piccoli aerei, che chiamiamo ali fisse e piccoli elicotteri, che sono ali rotanti, sono ora più silenziosi e più facili da integrare nelle formazioni di truppe. Ma per le piattaforme a gambe, molte sfide rimangono elusive, e una delle più grandi è renderle efficienti dal punto di vista energetico.”

I soldati non possono permettersi di trasportare carburante o batterie per “robot a gambe assetati di energia”, ha detto.

Con la nuova formula, il team ha scoperto che le piattaforme a gambe create dall’uomo dovrebbero essere altrettanto efficienti quanto le piattaforme a ruote e cingolati. 

Il team ha raccolto dati diversi su sistemi mobili terrestri e ha studiato sistemi combinati come il Ford Model T. 

Secondo Gart, la ricerca aiuterà i progettisti a determinare i compromessi tra potenza, velocità e massa per i futuri robot terrestri per scopi di difesa. 

La formula potrebbe anche approssimare la quantità di potenza richiesta da un veicolo.

“L’esercito deve sviluppare obiettivi ambiziosi ma realistici per i compromessi tra potenza, velocità e massa dei futuri robot terrestri”, ha detto Kott. “Non è desiderabile basare tali obiettivi sull’esperienza attuale, perché l’hardware militare viene spesso sviluppato e utilizzato per molti anni e addirittura decenni; pertanto, gli specificatori e i progettisti di tale hardware devono basare i loro obiettivi – competitivi ma realizzabili – su future opportunità tecnologiche non necessariamente pienamente comprese al momento della progettazione.”