Onderzoekers van het Center for Autonomous Systems and Technologies van Caltech hebben een echte transformer-robot ontwikkeld die sciencefiction dichter bij de werkelijkheid brengt. De Aerially Transforming Morphobot (ATMO) betekent een grote stap voorwaarts in hybride mobiliteitsrobotica door naadloos te schakelen tussen lucht- en grondoperaties zonder te hoeven stoppen.
Het ingenieuze ontwerp van de robot maakt gebruik van vier stuwraketten voor de vlucht, waarbij de beschermende omhulsels rond deze stuwraketten ook dienstdoen als wielen wanneer de robot zich over de grond verplaatst. Deze dubbelrol wordt aangestuurd door één enkele motor die een centraal scharnier beweegt, waardoor de stuwraketten omhoog gaan voor de drone-modus of omlaag voor de rijmodus. Dit maakt het systeem bijzonder efficiënt.
Hoofauteur Ioannis Mandralis, promovendus lucht- en ruimtevaarttechniek aan Caltech, legt uit dat ATMO is geïnspireerd door de natuur—specifiek door hoe vogels hun lichaamsvorm aanpassen bij de overgang van vliegen naar lopen. Toch stond ATMO voor unieke technische uitdagingen die verder gingen dan wat vogels ervaren, zoals het beheersen van complexe aerodynamische krachten en turbulentie die door de eigen stuwraketten tijdens de transformatie wordt opgewekt.
De belangrijkste innovatie zit in het besturingsalgoritme van ATMO, dat gebruikmaakt van modelvoorspellende besturing om continu te voorspellen hoe de robot zich enkele seconden in de toekomst zal gedragen en daarop in real-time bij te sturen. Dit geavanceerde systeem werd ontwikkeld na uitgebreid testen in het drone-lab van Caltech, waar onderzoekers rookvisualisatie-experimenten uitvoerden om de luchtstromen tijdens de transformatie te begrijpen.
De praktische toepassingen van ATMO zijn aanzienlijk. Dankzij zijn grotere wendbaarheid en robuustheid is de robot bijzonder waardevol voor commerciële bezorgsystemen, waar hij moeilijk terrein kan doorkruisen zonder onderbreking. Daarnaast biedt de technologie veelbelovende mogelijkheden voor zoek- en reddingsoperaties en voor missies op andere planeten, waar aanpassing aan onvoorspelbare omgevingen cruciaal is.
Het onderzoeksteam, waaronder ontwerper Reza Nemovi en professor Richard M. Murray, publiceerde hun bevindingen in het tijdschrift Communications Engineering. Naarmate robots als ATMO zich verder ontwikkelen, zouden ze de manier waarop autonome machines zich door onze steeds complexere wereld bewegen, kunnen herdefiniëren.