Forskare vid California Institute of Technology (Caltech) har skapat en verklig transformer-robot som förändrar hur maskiner navigerar mellan luft och mark. Aerially Transforming Morphobot (ATMO) kan sömlöst växla från flygande drönare till rullande fordon utan avbrott, genom att använda en enda motor för att styra sin transformation.
Till skillnad från konventionella hybrida robotar som måste landa innan de kan rekonfigureras, har ATMO intelligensen att omvandla sig i luften, vilket gör att den smidigt kan rulla iväg och påbörja markoperationer utan uppehåll. Den ökade rörligheten och robustheten kan vara särskilt användbar för kommersiella leveranssystem och robotutforskare. Roboten använder fyra thrustrar för att flyga, men skydden som omger dem blir systemets hjul i körläget. Hela transformationen bygger på en enda motor som rör en central led, vilken lyfter ATMO:s thrustrar upp i drönarläge eller ner i körläge.
Forskarna beskriver roboten och dess sofistikerade styrsystem i en artikel som nyligen publicerats i tidskriften Communications Engineering. "Vi har designat och byggt ett nytt robotsystem som är inspirerat av naturen – av hur djur kan använda sina kroppar på olika sätt för att uppnå olika typer av rörelse," säger Ioannis Mandralis, doktorand i flygteknik vid Caltech och huvudförfattare till artikeln. Till exempel flyger fåglar och ändrar sedan sin kroppsmorfologi för att bromsa och undvika hinder.
Ingenjörsutmaningen var betydande. "Även om det verkar enkelt när man ser en fågel landa och sedan springa, är detta i verkligheten ett problem som flygindustrin har kämpat med i över 50 år," säger Mory Gharib, Hans W. Liepmann-professor i aeronautik och medicinteknik samt chef för Caltechs Center for Autonomous Systems and Technologies (CAST). Alla flygande fordon upplever komplicerade krafter nära marken. Tänk på en helikopter som exempel. När den går in för landning trycker dess thrustrar mycket luft nedåt.
För att tackla dessa komplexa aerodynamiska utmaningar genomförde teamet omfattande experiment i Caltechs drönarlabb, inklusive tester med lastceller och rökvisualiseringar för att förstå hur luftflödet förändras under morfningen. Dessa insikter användes för att designa ett smart styrsystem baserat på modellprediktiv styrning, vilket gör att roboten kan förutsäga hur dess rörelse förändras och göra justeringar i realtid för att bibehålla stabilitet. Teamet hoppas att ATMO:s unika kombination av rörlighet, motståndskraft och intelligens ska bana väg för nästa generations autonoma maskiner, särskilt inom områden som leverans, sök- och räddningsinsatser samt utforskning av andra planeter, där anpassning till oförutsägbara miljöer är avgörande.