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AGI - Un robot sferico dotato di venti zampe e di un sistema di visione distribuito può muoversi in qualsiasi direzione, attraversare terreni difficili, arrampicarsi tra pareti verticali e continuare a funzionare anche in presenza di guasti meccanici.
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È il risultato di uno studio guidato da Jiaxun Liu, Boxi Xia e Boyuan Chen della Duke University e pubblicato sulla rivista Science Robotics. La ricerca introduce il concetto di simmetria dinamica estrema, una strategia progettuale che permette ai robot di generare forze e accelerazioni in modo uniforme in tutte le direzioni, migliorandone agilità, robustezza e capacità operative in ambienti complessi, terrestri ed extraterrestri.
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Simmetria dinamica e isotropia
Sebbene le forme simmetriche siano da tempo utilizzate nella robotica, gli autori sottolineano come sia stata finora poco esplorata la cosiddetta simmetria dinamica, ovvero la capacità di produrre movimenti e accelerazioni equivalenti indipendentemente dalla direzione di spostamento. Per affrontare questo problema, il gruppo della Duke University ha sviluppato un approccio teorico e sperimentale basato sul concetto di isotropia dinamica, che descrive la capacità di un sistema robotico di generare prestazioni uniformi in tutte le direzioni dello spazio.
Analisi dei sistemi robotici
Nella prima fase dello studio, i ricercatori hanno confrontato diversi sistemi robotici, inclusi robot umanoidi, piattaforme aeree e macchine dotate di zampe, valutando come la distribuzione degli attuatori influenzi le capacità di movimento. Le simulazioni hanno mostrato che l’aumento del numero di arti distribuiti in modo regolare attorno al corpo migliora progressivamente l’isotropia dinamica.
Numero ottimale di zampe
I vantaggi crescono fino a raggiungere una configurazione quasi ottimale compresa tra 16 e 22 zampe motorizzate. Oltre questa soglia, l’incremento della complessità meccanica e dei vincoli strutturali tende invece a ridurre i benefici ottenibili.
Il robot Argus
Per verificare sperimentalmente il modello, gli autori hanno progettato una famiglia di robot sferici denominata Argus. Il prototipo più avanzato realizzato dal gruppo è costituito da venti zampe distribuite uniformemente sulla superficie della sfera. Ogni arto integra una telecamera, creando un sistema di osservazione omnidirezionale capace di monitorare costantemente l’ambiente circostante durante il movimento.
Test su terreni complessi
I test hanno evidenziato una notevole versatilità operativa. Argus è stato in grado di muoversi efficacemente su superfici piane ma anche di modificare la propria configurazione per attraversare prati, sabbia soffice e superfici bagnate o scivolose. I ricercatori hanno inoltre dimostrato la capacità del robot di trasportare carichi durante gli spostamenti e di avanzare in spazi ristretti sfruttando l’appoggio simultaneo su due pareti verticali.
Resilienza ai guasti
Un aspetto particolarmente rilevante riguarda la resilienza del sistema. Durante le prove sperimentali il robot ha continuato a operare anche in presenza di malfunzionamenti di alcune zampe, adattando autonomamente la propria locomozione per compensare i guasti hardware.
Visione e navigazione
Grazie alle telecamere integrate nei piedi, Argus può inoltre seguire oggetti e mantenere la consapevolezza dell’ambiente circostante mentre si muove. L’integrazione tra locomozione omnidirezionale e percezione visiva continua consente al robot di navigare mantenendo il controllo del contesto operativo senza necessità di arrestarsi o riorientarsi.
Prospettive applicative
Secondo gli autori, i risultati dimostrano che progettare robot non soltanto con forme simmetriche ma anche con capacità dinamiche simmetriche rappresenta una strategia generale per ottenere sistemi più agili, robusti e multifunzionali. "Questi risultati mostrano che progettare robot per la simmetria non solo nella morfologia ma anche nelle dinamiche raggiungibili offre una strada potente e generale verso agilità, robustezza e multifunzionalità in ambienti terrestri ed extraterrestri incerti", scrivono i ricercatori.
Possibili applicazioni
La tecnologia potrebbe trovare applicazione in numerosi settori, dall’esplorazione spaziale agli interventi di ricerca e soccorso, fino alle operazioni in ambienti ostili o difficilmente accessibili, dove la capacità di muoversi in qualsiasi direzione e di continuare a funzionare nonostante eventuali guasti rappresenta un vantaggio cruciale.
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