Robot Bipedal care combină mersul și zborul pentru a naviga pe teren accidentat

Un robot biped care combină mersul și zborul pentru a crea un nou tip de locomoție a fost dezvoltat de cercetători de la Caltech. Această nouă combinație permite robotului să efectueze mișcări complexe. 

Robotul este o combinație între un robot care merge și un robot care zboară și se numește LEONARDO, sau LEO pe scurt. El este capabil să meargă pe o sârmă, să sară și să călărească o skateboard. 

Robotul a fost dezvoltat de o echipă de la Centrul pentru Sisteme și Tehnologii Autonome (CAST) de la Caltech și este primul robot care utilizează picioare cu mai multe articulații și propulsori cu elice pentru a-și controla echilibrul.

Cercetarea a fost publicată pe 6 octombrie în Science Robotics.

Soon-Jo Chung este autorul corespondent și profesorul Bren de Aerospațial și Control și Sisteme Dinamice. 

“Ne-am inspirat din natură. Gândiți-vă la modul în care păsările sunt capabile să fluture și să sară pentru a naviga pe linii telefonice,” spune Chung. “Un comportament complex și interesant are loc atunci când păsările se deplasează între mers și zbor. Am vrut să înțelegem și să învățăm de la acesta.”

“Există o asemănare între modul în care un om care poartă un costum de zbor controlează picioarele și picioarele atunci când aterizează sau decolorează și modul în care LEO utilizează controlul sincronizat al propulsorilor cu elice și al articulațiilor picioarelor,” adaugă Chung. “Am vrut să studiem interfața dintre mers și zbor din punct de vedere dinamic și de control.”

https://www.youtube.com/watch?v=DhpMlI8jb5o&t=5s

Roboți Bipedali

Roboții bipedali utilizează mișcări asemănătoare cu cele ale oamenilor pentru a naviga pe terenuri din lumea reală, iar aceste mișcări pot include alergarea sau săritura. Cu toate acestea, terenul accidentat face adesea dificilă această sarcină. Roboții care zboară pot naviga cu ușurință pe același teren accidentat zburând deasupra lui, dar sunt și ei împiedicați de consumul ridicat de energie în timpul zborului și de capacitatea limitată de încărcare.

Kyunam Kim este cercetător postdoctoral la Caltech și coautor principal al articolului.

“Roboții cu capacitate de locomoție multimodală pot traversa medii dificile mai eficient decât roboții tradiționali prin comutarea adecvată între mijloacele de deplasare disponibile. În special, LEO își propune să acopere golul dintre cele două domenii distincte ale locomoției aeriene și bipedale care nu sunt de obicei împletite în sistemele robotice existente,” spune Kim.

Dezvoltarea unui Mișcări Hibrizi

Cercetătorii au încercat să ocolească această problemă prin utilizarea unui mișcări hibride care se află între mers și zbor. LEO are picioare ușoare care reduc stresul asupra propulsorilor prin susținerea unei cantități mari de greutate. 

Patrick Spieler este coautor principal al articolului.

“În funcție de tipul de obstacole pe care trebuie să le traverseze, LEO poate alege să utilizeze fie mersul, fie zborul, sau să combine cele două după cum este necesar. În plus, LEO este capabil să efectueze manevre de locomoție neobișnuite care chiar și la oameni necesită o stăpânire a echilibrului, cum ar fi mersul pe o sârmă și skateboarding,” spune Spieler.

LEO are o înălțime de 2,5 picioare și are două picioare cu trei articulații activate, precum și patru propulsori cu elice montate la un unghi la umerii robotului. Propulsorii lui LEO îl ajută să rămână în picioare în timp ce merge, iar actuatorii picioarelor schimbă poziția picioarelor pentru a deplasa centrul de masă al robotului înainte, ceea ce face prin utilizarea unui controlor de mers și zbor sincronizat. Atunci când LEO zboară, funcționează ca un drone și utilizează doar propulsorii.

Elena-Sorina Lupu este studentă doctorandă la Caltech și coautoare a articolului.

“Datorită propulsorilor, puteți lovi sau împinge LEO cu o forță considerabilă fără a-l răsturna,” spune Lupu.

Echipa va încerca acum să îmbunătățească performanța lui LEO prin dezvoltarea unui design de picior mai rigid care să poată susține o greutate mai mare și vor încerca să crească forța de propulsie a propulsorilor. Un alt obiectiv este să facă LEO mai autonom și să-l doteze cu un algoritm de control al aterizării dronei nou dezvoltat. 

“În prezent, LEO utilizează propulsori pentru a-și menține echilibrul în timpul mersului, ceea ce înseamnă că utilizează energie în mod ineficient. Planificăm să îmbunătățim designul piciorului pentru a face LEO să meargă și să se echilibreze cu un ajutor minim din partea propulsorilor,” spune Lupu.