I ricercatori di Stanford modificano piccoli robot volanti per ancorarsi alle superfici e trainare carichi pesanti

Una porta chiusa è solo uno dei tanti ostacoli che non rappresentano una barriera per un nuovo tipo di volo, micro, robot trainante chiamato FlyCroTug. Dotato di tecnologie di presa avanzate e della capacità di spostare e trascinare oggetti pesanti attorno a sé, due FlyCroTug possono insieme prendere al laccio la maniglia della porta e aprirla.

Sviluppato nei laboratori di Mark Cutkosky, la cattedra Fletcher Jones presso la Facoltà di Ingegneria dell'Università di Stanford, e Dario Floreano all'École Polytechnique Fédérale de Lausanne in Svizzera, I FlyCroTug sono microveicoli aerei che i ricercatori hanno modificato affinché i veicoli possano ancorarsi a varie superfici utilizzando adesivi ispirati alle zampe di gechi e insetti, precedentemente sviluppato in Il laboratorio di Cutkosky.

Con questi meccanismi di attaccamento, FlyCroTugs può trascinare oggetti fino a 40 volte il loro peso, come le maniglie delle porte in uno scenario, o macchine fotografiche e bottiglie d'acqua in una situazione di salvataggio. Veicoli simili possono sollevare oggetti solo circa il doppio del loro peso utilizzando le forze aerodinamiche.

“Quando sei un piccolo robot, il mondo è pieno di grandi ostacoli,", ha detto Matthew Estrada, uno studente laureato a Stanford e autore principale di un articolo su FlyCroTugs, pubblicato ottobre. 25 nel Robotica scientifica. "La combinazione delle forze aerodinamiche del nostro veicolo aereo con le forze di interazione che generiamo con i meccanismi di attacco ha prodotto qualcosa che era molto mobile, molto forte e anche micro.”

I ricercatori affermano che le dimensioni ridotte dei FlyCroTugs consentono loro di navigare in spazi piccoli e abbastanza vicini alle persone, rendendoli utili per la ricerca e il salvataggio. Tenendosi saldamente alle superfici mentre tirano, i minuscoli robot potrebbero potenzialmente spostare pezzi di detriti o posizionare una telecamera per valutare un’area pericolosa.

Prendendo spunto dalla natura

Come con la maggior parte dei progetti nel laboratorio di Cutkosky, i FlyCroTugs sono stati ispirati dal mondo naturale. Sperando di avere un veicolo aereo che fosse veloce, piccolo e altamente manovrabile ma anche in grado di spostare grandi carichi, i ricercatori hanno guardato alle vespe.

“Le vespe possono volare rapidamente verso un pezzo di cibo, e poi se la cosa è troppo pesante per decollare, lo trascinano per terra. Quindi questa è stata una sorta di ispirazione iniziale per l'approccio che abbiamo adottato,", ha detto Cutkosky, che è coautore dell'articolo.

I ricercatori leggono studi sulla cattura e il trasporto delle prede delle vespe, che identificano il rapporto tra i muscoli legati al volo e la massa totale che determina se una vespa vola con la sua preda o la trascina. Hanno anche seguito l'esempio della vespa nell'avere diverse opzioni di attacco a seconda di dove atterrano i FlyCroTugs.

Per superfici lisce, i robot hanno pinze per gechi, adesivi non appiccicosi che imitano le intricate strutture delle dita dei gechi e resistono creando forze intermolecolari tra l'adesivo e la superficie. Per superfici ruvide, di cui sono dotati questi robot 32 microspine, una serie di spine metalliche simili ad ami da pesca che possono agganciarsi individualmente a piccoli pozzi su una superficie.

Ogni FlyCroTug è dotato di verricello con cavo e microspine o adesivo geco per trainare. Al di là di queste caratteristiche fisse, sono altrimenti altamente modificabili. La posizione delle pinze può variare a seconda della superficie su cui atterreranno, e i ricercatori possono anche aggiungere parti per il movimento a terra, come le ruote. Portare tutte queste caratteristiche su un piccolo veicolo aereo con il doppio del peso di una pallina da golf non è stata un'impresa da poco, secondo i ricercatori.

“Le persone tendono a pensare ai droni come a macchine che volano e osservano il mondo, ma gli insetti volanti fanno molte altre cose, come camminare, arrampicata, afferrare, costruzione – e gli insetti sociali possono persino cooperare per moltiplicare le forze,", ha detto Floreano, che era l'autore senior dell'articolo. “Con questo lavoro, dimostriamo che piccoli droni in grado di ancorarsi all’ambiente e di collaborare con altri droni possono eseguire compiti tipicamente assegnati a robot umanoidi o macchine molto più grandi”.

Interagire con il mondo

I droni e altri piccoli robot volanti possono sembrare di gran moda al giorno d'oggi, ma i FlyCroTug, con la loro capacità di navigare verso luoghi remoti, ancorare e tirare – cadere in una nicchia più specifica, secondo Cutkosky.

“Ci sono molti laboratori in tutto il mondo che stanno iniziando a lavorare con piccoli droni o veicoli aerei, ma se guardi quelli che stanno anche pensando a come questi piccoli veicoli possano interagire fisicamente con il mondo, è un set molto più piccolo," Egli ha detto.

I ricercatori possono aprire con successo una porta con due FlyCroTug. Hanno anche fatto volare una persona in cima a una struttura fatiscente e hanno tirato su una macchina fotografica per vedere all'interno. Il prossimo, sperano di lavorare sul controllo autonomo e sulla logistica del volo di più veicoli contemporaneamente.

“Gli strumenti per creare veicoli come questo stanno diventando più accessibili,", ha detto Estrada. “Sono entusiasta della prospettiva di incorporare sempre più questi meccanismi di attacco nella cintura degli attrezzi del designer, consentendo ai robot di sfruttare le forze di interazione con il loro ambiente e di utilizzarle per scopi utili”.

fonte:

aggiungendo che sarà uno sforzo interdisciplinare, di TAYLOR KUBOTA