Onderzoekers van het California Institute of Technology (Caltech) hebben een echte transformer-robot ontwikkeld die de manier waarop machines zich tussen lucht en grond verplaatsen, verandert. De Aerially Transforming Morphobot (ATMO) kan naadloos overschakelen van vliegende drone naar rijdend voertuig zonder onderbreking, door gebruik te maken van slechts één motor voor de transformatie.
In tegenstelling tot conventionele hybride robots die eerst moeten landen om zich te herconfigureren, heeft ATMO de intelligentie om midden in de lucht te transformeren. Hierdoor kan de robot direct wegrollen en beginnen met grondoperaties zonder pauze. De verhoogde wendbaarheid en robuustheid kunnen bijzonder nuttig zijn voor commerciële bezorgsystemen en robotverkenners. De robot gebruikt vier stuwers om te vliegen, maar de beschermkappen die deze stuwers omhullen, worden in de rijmodus de wielen van het systeem. De hele transformatie draait om één motor die een centraal scharnier beweegt, waarmee de stuwers omhoog worden gebracht voor de drone-modus of omlaag voor de rijmodus.
De onderzoekers beschrijven de robot en het geavanceerde besturingssysteem in een recent gepubliceerd artikel in het tijdschrift Communications Engineering. "We hebben een nieuw robotsysteem ontworpen en gebouwd dat is geïnspireerd op de natuur—op de manier waarop dieren hun lichaam op verschillende manieren kunnen gebruiken om verschillende vormen van voortbeweging te bereiken," zegt Ioannis Mandralis, promovendus in de lucht- en ruimtevaart aan Caltech en hoofdauteur van het artikel. Zo vliegen vogels en passen vervolgens hun lichaamsvorm aan om af te remmen en obstakels te vermijden.
De technische uitdaging was aanzienlijk. "Ook al lijkt het eenvoudig als je een vogel ziet landen en vervolgens ziet rennen, in werkelijkheid is dit een probleem waar de luchtvaartindustrie waarschijnlijk al meer dan vijftig jaar mee worstelt," zegt Mory Gharib, Hans W. Liepmann Professor in de Aeronautica en Medische Technologie en directeur van Caltech's Center for Autonomous Systems and Technologies (CAST). Alle vliegende voertuigen ervaren complexe krachten dicht bij de grond. Denk bijvoorbeeld aan een helikopter: als deze gaat landen, duwen de stuwers veel lucht naar beneden.
Om deze complexe aerodynamische uitdagingen aan te pakken, voerde het team uitgebreide experimenten uit in Caltech's dronelab, waaronder krachtmetingen en rookvisualisaties om te begrijpen hoe de luchtstroom verandert tijdens het transformeren. Deze inzichten werden gebruikt om een slim besturingssysteem te ontwerpen op basis van modelvoorspellende besturing, waarmee de robot kan voorspellen hoe zijn beweging verandert en realtime aanpassingen kan maken om stabiel te blijven. Het team hoopt dat ATMO's unieke combinatie van wendbaarheid, veerkracht en intelligentie de weg zal vrijmaken voor de volgende generatie autonome machines, vooral op gebieden als bezorging, reddingsoperaties en planetaire verkenning, waar aanpassing aan onvoorspelbare omgevingen cruciaal is.