Ένα πρωτοποριακό ρομποτικό σύστημα που συνδυάζει τεχνητή νοημοσύνη, θερμοδυναμική και προηγμένα συστήματα ελέγχου, κατάφερε για πρώτη φορά να πετάξει με σταθερότητα. Το iRonCub3, ένα ιπτάμενο ανθρωποειδές ρομπότ που αναπτύσσεται από το Ιταλικό Ινστιτούτο Τεχνολογίας (Istituto Italiano di Tecnologia – IIT), απογειώθηκε και αιωρήθηκε με επιτυχία, σηματοδοτώντας ένα κρίσιμο βήμα για τις μελλοντικές εφαρμογές ρομποτικής σε επιχειρήσεις έρευνας και διάσωσης.
Η προσπάθεια ξεκίνησε από την ερευνητική ομάδα Artificial and Mechanical Intelligence του IIT, που έθεσε ως στόχο να εξελίξει το υπάρχον ρομπότ iCub – ένα μικρών διαστάσεων ανθρωποειδές σχεδιασμένο για την έρευνα στην τεχνητή νοημοσύνη – σε ένα ιπτάμενο μηχάνημα, ικανό να επιχειρεί σε ακραία περιβάλλοντα.
Η τρίτη γενιά του iRonCub διαθέτει δύο κινητήρες τζετ στην πλάτη και επιπλέον προωθητικά συστήματα στα χέρια, τα οποία αντικατέστησαν τα αρχικά, ανθρώπινα-όμοια άκρα του ρομπότ. Ο συνδυασμός αυτός παρέχει συνολική ώση έως 1.000 Newton, ενώ οι εκπεμπόμενες θερμοκρασίες φτάνουν τους 800 βαθμούς Κελσίου. Πρόκειται για τεχνολογία που απαιτεί όχι μόνο ακριβή σχεδιασμό αλλά και εξαιρετική μηχανική αντοχή.
Η εξέλιξη του iRonCub3 περιλάμβανε την τοποθέτηση νέας σπονδυλικής δομής από τιτάνιο, ικανής να αντέξει τα μεγάλα φορτία κατά τη διάρκεια πτήσης, καθώς και την εγκατάσταση θερμομονωτικών επενδύσεων που αντικατέστησαν τον εξωτερικό σχεδιασμό προηγούμενων πρωτοτύπων. Παράλληλα, αναπτύχθηκε νέο ηλεκτρονικό σύστημα ελέγχου, ενώ τα άκρα του ρομπότ επανασχεδιάστηκαν μέσω προσομοιώσεων πεπερασμένων στοιχείων (FEM) ώστε να ανταποκρίνονται σε ρεαλιστικές πτητικές συνθήκες.
Οι ερευνητές ανέπτυξαν επίσης μια σύνθετη αρχιτεκτονική ελέγχου πολλαπλών επιπέδων, που ενσωματώνει τεχνικές πρόβλεψης κίνησης (Model Predictive Control) για να διαχειρίζεται τις μη γραμμικές και διαφορετικής ταχύτητας κινήσεις των τζετ και των αρθρώσεων του ρομπότ. Επιπλέον, δημιουργήθηκαν νευρωνικά δίκτυα που εκπαιδεύτηκαν σε προσομοιωμένα και πραγματικά δεδομένα για τον υπολογισμό αεροδυναμικών δυνάμεων σε πραγματικό χρόνο.
Τον Αύγουστο του προηγούμενου έτους, το iRonCub3 είχε ήδη δοκιμαστεί σε αεροδυναμική σήραγγα, με επιτυχείς ενεργοποιήσεις των κινητήρων του. Από τότε, οι δοκιμές συνεχίστηκαν και οδήγησαν στην πρώτη σταθερή απογείωση και στην επίτευξη ισορροπημένης αιώρησης – έστω και για μικρή διάρκεια – κάτι που τεκμηριώνει τη λειτουργικότητα του συστήματος.
Με βάρος 70 κιλά, συμπεριλαμβανομένων των κινητήρων, το iRonCub3 δεν αποτελεί απλώς μια τεχνολογική επίδειξη, αλλά ένα ρομπότ σχεδιασμένο για πραγματικές αποστολές. Διαθέτει αισθητήρες αδράνειας, μετρητές δύναμης-ροπής, κάμερα βάθους και ένα σύστημα πλοήγησης ικανό να αντιδρά σε δυναμικές συνθήκες. Σύμφωνα με τον Antonello Paolino, μέλος της ερευνητικής ομάδας και κύριος συγγραφέας της πρόσφατης δημοσίευσης, το σύστημα είναι σχεδιασμένο ώστε να διατηρεί σταθερότητα ακόμα και κατά τη διάρκεια μη στατικών κινήσεων, όπως η τμηματική ενεργοποίηση των κινητήρων ή η αλλαγή της γεωμετρίας του σώματος.
Η ομάδα τονίζει ότι για να γίνουν περαιτέρω βήματα απαιτείται μεγαλύτερος χώρος δοκιμών, κάτι που καθίσταται πλέον εφικτό χάρη στη συνεργασία με το αεροδρόμιο της Γένοβας. Το επόμενο στάδιο περιλαμβάνει ευρύτερες δοκιμές σε πραγματικές συνθήκες, με σκοπό τη βελτιστοποίηση της πτήσης και της μετάβασης από αέριες σε επίγειες κινήσεις.
Όπως εξηγεί ο επικεφαλής του έργου, Daniele Pucci, η πρόκληση είναι τεράστια:
Η θερμοδυναμική παίζει καθοριστικό ρόλο. Ο αέρας από τις τουρμπίνες φτάνει σχεδόν στην ταχύτητα του ήχου. Ο έλεγχος της πτήσης απαιτεί συγχρονισμό αργών ενεργοποιητών για τις αρθρώσεις και εξαιρετικά γρήγορων κινητήρων τζετ. Δεν υπάρχει περιθώριο για αυτοσχεδιασμούς, καθώς η δοκιμή αυτών των ρομπότ είναι εξίσου συναρπαστική και επικίνδυνη.
Ο τελικός στόχος είναι η δημιουργία ενός ευέλικτου, αυτόνομου ρομπότ που μπορεί να φτάνει γρήγορα σε περιοχές καταστροφών, να εκτελεί εναέριες επιθεωρήσεις και να προσφέρει ζωτικής σημασίας δεδομένα σε ομάδες έκτακτης ανάγκης. Επιπλέον, θα μπορεί να προσγειώνεται, να περπατάει, να ανεβαίνει σκάλες, να ανοίγει πόρτες και να κινείται σε επικίνδυνα ή δύσκολα προσβάσιμα περιβάλλοντα. Πρόκειται για ένα τεχνολογικό άλμα που μπορεί να επαναπροσδιορίσει τις δυνατότητες της ρομποτικής στον τομέα της διάσωσης και της εξερεύνησης.
[via]
