I ricercatori del California Institute of Technology (Caltech) hanno creato un vero e proprio robot "transformer" che sta rivoluzionando il modo in cui le macchine passano dall’aria al suolo. L’Aerially Transforming Morphobot (ATMO) può passare senza soluzione di continuità da drone volante a veicolo su ruote, utilizzando un solo motore per controllare la trasformazione.
A differenza dei robot ibridi convenzionali che devono atterrare prima di riconfigurarsi, ATMO ha l’intelligenza necessaria per trasformarsi in volo, permettendogli di iniziare immediatamente le operazioni a terra senza alcuna pausa. L’agilità e la robustezza aumentate potrebbero rivelarsi particolarmente utili nei sistemi di consegna commerciale e nell’esplorazione robotica. Il robot utilizza quattro propulsori per volare, ma le protezioni che li avvolgono diventano le ruote del sistema nella configurazione di guida. L’intera trasformazione si basa su un unico motore che muove una giuntura centrale, sollevando i propulsori di ATMO in modalità drone o abbassandoli in modalità veicolo.
I ricercatori descrivono il robot e il suo sofisticato sistema di controllo in un articolo recentemente pubblicato sulla rivista Communications Engineering. "Abbiamo progettato e costruito un nuovo sistema robotico ispirato alla natura—al modo in cui gli animali possono usare il loro corpo in modi diversi per ottenere diversi tipi di locomozione", afferma Ioannis Mandralis, dottorando in ingegneria aerospaziale al Caltech e autore principale dell’articolo. Ad esempio, gli uccelli volano e poi cambiano la loro morfologia corporea per rallentare ed evitare ostacoli.
La sfida ingegneristica è stata notevole. "Anche se sembra semplice osservare un uccello che atterra e poi corre, in realtà questo è un problema con cui l’industria aerospaziale si confronta da oltre 50 anni", afferma Mory Gharib, professore Hans W. Liepmann di Aeronautica e Ingegneria Medica e direttore del Center for Autonomous Systems and Technologies (CAST) del Caltech. Tutti i veicoli volanti sperimentano forze complesse vicino al suolo. Pensate a un elicottero, ad esempio: quando si avvicina all’atterraggio, i suoi propulsori spingono molta aria verso il basso.
Per affrontare queste complesse sfide aerodinamiche, il team ha condotto numerosi esperimenti nel laboratorio di droni del Caltech, inclusi test con celle di carico e visualizzazioni del fumo per comprendere come cambia il flusso d’aria durante la trasformazione. Queste informazioni sono state utilizzate per progettare un sistema di controllo intelligente basato sul controllo predittivo del modello, che permette al robot di prevedere come cambierà il suo movimento e di effettuare aggiustamenti in tempo reale per mantenere la stabilità. Il team spera che la combinazione unica di agilità, resilienza e intelligenza di ATMO possa aprire la strada alla prossima generazione di macchine autonome, soprattutto in settori come consegne, ricerca e soccorso ed esplorazione planetaria, dove l’adattamento a ambienti imprevedibili è fondamentale.