Naukowcy z California Institute of Technology (Caltech) stworzyli robota rodem z filmów o transformerach, który zmienia sposób, w jaki maszyny poruszają się pomiędzy powietrzem a ziemią. Aerially Transforming Morphobot (ATMO) potrafi płynnie przechodzić z trybu latającego drona do toczącego się pojazdu bez żadnych przerw, wykorzystując do transformacji tylko jeden silnik.
W przeciwieństwie do konwencjonalnych robotów hybrydowych, które muszą wylądować przed rekonfiguracją, ATMO posiada inteligencję pozwalającą na transformację w powietrzu, co umożliwia mu natychmiastowe rozpoczęcie operacji naziemnych. Zwiększona zwinność i wytrzymałość mogą okazać się szczególnie przydatne w komercyjnych systemach dostawczych oraz w robotach eksploracyjnych. Robot korzysta z czterech silników odrzutowych do lotu, a osłony chroniące je stają się kołami w trybie jazdy. Cała transformacja opiera się na jednym silniku, który porusza centralnym przegubem, unosząc silniki ATMO do trybu drona lub opuszczając je do trybu jazdy.
Naukowcy opisali robota i jego zaawansowany system sterowania w artykule opublikowanym niedawno w czasopiśmie Communications Engineering. „Zaprojektowaliśmy i zbudowaliśmy nowy system robotyczny inspirowany naturą – sposobem, w jaki zwierzęta potrafią wykorzystywać swoje ciała na różne sposoby, by osiągać różne rodzaje lokomocji” – mówi Ioannis Mandralis, doktorant lotnictwa na Caltech i główny autor publikacji. Przykładowo, ptaki latają, a następnie zmieniają morfologię ciała, by zwolnić i omijać przeszkody.
Wyzwanie inżynieryjne było ogromne. „Choć wydaje się to proste, gdy obserwujemy ptaka lądującego i biegnącego, w rzeczywistości jest to problem, z którym przemysł lotniczy zmaga się od ponad 50 lat” – mówi Mory Gharib, profesor aeronautyki i inżynierii medycznej im. Hansa W. Liepmanna oraz dyrektor Caltech Center for Autonomous Systems and Technologies (CAST). Wszystkie pojazdy latające doświadczają skomplikowanych sił w pobliżu ziemi. Przykładem może być helikopter: podczas lądowania jego silniki odrzutowe kierują dużą ilość powietrza w dół.
Aby rozwiązać te złożone wyzwania aerodynamiczne, zespół przeprowadził szeroko zakrojone eksperymenty w laboratorium dronów Caltech, w tym testy na komórkach tensometrycznych oraz wizualizacje przepływu dymu, by zrozumieć, jak zmienia się przepływ powietrza podczas transformacji. Uzyskane wnioski posłużyły do zaprojektowania inteligentnego systemu sterowania opartego na modelu predykcyjnym, który pozwala robotowi przewidywać zmiany ruchu i w czasie rzeczywistym dostosowywać się, by utrzymać stabilność. Zespół ma nadzieję, że unikalne połączenie zwinności, wytrzymałości i inteligencji ATMO utoruje drogę nowej generacji autonomicznych maszyn, zwłaszcza w takich dziedzinach jak dostawy, akcje ratunkowe czy eksploracja planetarna, gdzie kluczowa jest adaptacja do nieprzewidywalnych warunków.