Forskere ved California Institute of Technology (Caltech) har skabt en transformer-robot i virkeligheden, som ændrer måden, maskiner bevæger sig mellem luft og jord på. Den Aerially Transforming Morphobot (ATMO) kan problemfrit skifte fra flyvende drone til rullende køretøj uden afbrydelse ved hjælp af en enkelt motor til at styre transformationen.
I modsætning til konventionelle hybridrobotter, der skal lande før de kan omkonfigureres, har ATMO intelligensen til at forvandle sig i luften, så den straks kan rulle væk og påbegynde operationer på jorden uden pause. Den øgede smidighed og robusthed kan især være nyttig for kommercielle leveringssystemer og robotiske opdagelsesrejsende. Robotten bruger fire thrustere til at flyve, men de beskyttende skærme omkring dem bliver til systemets hjul, når den skal køre. Hele transformationen afhænger af en enkelt motor, der bevæger et centralt led, som løfter ATMO's thrustere op i dronetilstand eller ned i køremodus.
Forskerne beskriver robotten og dens avancerede kontrolsystem i en artikel, der for nylig er udgivet i tidsskriftet Communications Engineering. "Vi har designet og bygget et nyt robotsystem, der er inspireret af naturen – af den måde dyr kan bruge deres kroppe på forskellige måder for at opnå forskellige former for bevægelse," siger Ioannis Mandralis, ph.d.-studerende i rumfartsteknik ved Caltech og hovedforfatter på artiklen. For eksempel flyver fugle og ændrer derefter deres kropsform for at bremse og undgå forhindringer.
Den ingeniørmæssige udfordring var betydelig. "Selvom det ser enkelt ud, når man ser en fugl lande og derefter løbe, er det i virkeligheden et problem, som rumfartsindustrien har kæmpet med i over 50 år," siger Mory Gharib, Hans W. Liepmann Professor i Aeronautik og Medicinsk Ingeniørvidenskab samt direktør for Caltech's Center for Autonomous Systems and Technologies (CAST). Alle flyvende fartøjer oplever komplekse kræfter tæt på jorden. Tænk for eksempel på en helikopter, der under landing sender store mængder luft nedad med sine thrustere.
For at løse disse komplekse aerodynamiske udfordringer gennemførte holdet omfattende eksperimenter i Caltechs dronelaboratorium, herunder belastningstest og røgvisualiseringer for at forstå, hvordan luftstrømmen ændrer sig under transformationen. Disse indsigter blev brugt til at designe et intelligent kontrolsystem baseret på modelprædiktiv styring, som gør det muligt for robotten at forudsige, hvordan dens bevægelser ændres, og foretage justeringer i realtid for at bevare stabiliteten. Holdet håber, at ATMOs unikke kombination af smidighed, robusthed og intelligens vil bane vejen for næste generation af autonome maskiner – især inden for områder som levering, eftersøgning og redning samt planetarisk udforskning, hvor evnen til at tilpasse sig uforudsigelige miljøer er afgørende.