Ερευνητές στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια (Caltech) δημιούργησαν ένα ρομπότ-μετασχηματιστή που αλλάζει τον τρόπο με τον οποίο οι μηχανές κινούνται μεταξύ αέρα και εδάφους. Το Aerially Transforming Morphobot (ATMO) μπορεί να μεταβαίνει απρόσκοπτα από ιπτάμενο drone σε τροχοφόρο όχημα χωρίς διακοπή, χρησιμοποιώντας έναν μόνο κινητήρα για τον έλεγχο του μετασχηματισμού του.
Σε αντίθεση με τα συμβατικά υβριδικά ρομπότ που πρέπει να προσγειωθούν πριν αναδιαμορφωθούν, το ATMO διαθέτει την ευφυΐα να μεταμορφώνεται στον αέρα, επιτρέποντάς του να κυλά ομαλά και να ξεκινά τις επίγειες λειτουργίες του χωρίς παύση. Η αυξημένη ευελιξία και ανθεκτικότητά του θα μπορούσαν να αποδειχθούν ιδιαίτερα χρήσιμες για εμπορικά συστήματα παράδοσης και ρομποτικούς εξερευνητές. Το ρομπότ χρησιμοποιεί τέσσερις προωθητήρες για να πετά, αλλά τα προστατευτικά των προωθητήρων μετατρέπονται σε τροχούς στη διαμόρφωση οδήγησης. Ολόκληρος ο μετασχηματισμός βασίζεται σε έναν μόνο κινητήρα που κινεί μια κεντρική άρθρωση, ανυψώνοντας τους προωθητήρες του ATMO προς τα πάνω για λειτουργία drone ή προς τα κάτω για λειτουργία οδήγησης.
Οι ερευνητές περιγράφουν το ρομπότ και το εξελιγμένο σύστημα ελέγχου του σε μια εργασία που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Communications Engineering. «Σχεδιάσαμε και κατασκευάσαμε ένα νέο ρομποτικό σύστημα εμπνευσμένο από τη φύση—από τον τρόπο που τα ζώα μπορούν να χρησιμοποιούν το σώμα τους με διαφορετικούς τρόπους για να επιτυγχάνουν διαφορετικά είδη κίνησης», δηλώνει ο Ιωάννης Μανδραλής, μεταπτυχιακός φοιτητής αεροδιαστημικής στο Caltech και κύριος συγγραφέας της εργασίας. Για παράδειγμα, τα πουλιά πετούν και στη συνέχεια αλλάζουν τη μορφολογία του σώματός τους για να επιβραδύνουν και να αποφύγουν εμπόδια.
Η μηχανική πρόκληση ήταν σημαντική. «Αν και φαίνεται απλό όταν βλέπεις ένα πουλί να προσγειώνεται και μετά να τρέχει, στην πραγματικότητα αυτό είναι ένα πρόβλημα με το οποίο η αεροδιαστημική βιομηχανία παλεύει για πάνω από 50 χρόνια», λέει ο Mory Gharib, καθηγητής Αεροναυτικής και Ιατρικής Μηχανικής και διευθυντής του Κέντρου Αυτόνομων Συστημάτων και Τεχνολογιών (CAST) του Caltech. Όλα τα ιπτάμενα οχήματα αντιμετωπίζουν πολύπλοκες δυνάμεις κοντά στο έδαφος. Σκεφτείτε, για παράδειγμα, ένα ελικόπτερο: καθώς προσγειώνεται, οι προωθητήρες του σπρώχνουν μεγάλες ποσότητες αέρα προς τα κάτω.
Για να αντιμετωπίσει αυτές τις πολύπλοκες αεροδυναμικές προκλήσεις, η ομάδα πραγματοποίησε εκτεταμένα πειράματα στο εργαστήριο drone του Caltech, συμπεριλαμβανομένων δοκιμών με αισθητήρες φορτίου και οπτικοποιήσεων με καπνό για να κατανοήσουν πώς αλλάζει η ροή του αέρα κατά τον μετασχηματισμό. Αυτές οι γνώσεις χρησιμοποιήθηκαν για το σχεδιασμό ενός έξυπνου συστήματος ελέγχου βασισμένου στον προγνωστικό έλεγχο μοντέλου, που επιτρέπει στο ρομπότ να προβλέπει πώς θα αλλάξει η κίνησή του και να κάνει προσαρμογές σε πραγματικό χρόνο για να διατηρεί τη σταθερότητα. Η ομάδα ελπίζει ότι ο μοναδικός συνδυασμός ευελιξίας, ανθεκτικότητας και ευφυΐας του ATMO θα ανοίξει το δρόμο για την επόμενη γενιά αυτόνομων μηχανών, ειδικά σε τομείς όπως οι παραδόσεις, η έρευνα και διάσωση, και η πλανητική εξερεύνηση, όπου η προσαρμογή σε απρόβλεπτα περιβάλλοντα είναι καθοριστικής σημασίας.