Durus, il robot che cammina come una persona


I ricercatori americani del Georgia Institute of Technology (GT, Georgia Tech) sostengono di aver creato un robot bipede che cammina in maniera molto simile agli esseri umani.

Primo piano dei piedi del robot Durus e delle scarpe. Credit: Georgia Institute of TechnologyImmagine 1 - Panoramica dei piedi del robot Durus e delle scarpe. Credit: Georgia Institute of Technology

 

Generalmente la maggior parte dei robot bipedi arrancano curvati in avanti. Invece il robot creato dagli scienziati del Georgia Tech è in grado di fare una passeggiata come se fosse una persona. Durus, questo il nome del robot, ha un torace in posizione eretta e delle gambe dalla forma allungata.

 

Durante la camminata Durus appoggia un piede sul tallone mentre spinge in avanti l’altro in un ciclo che assomiglia a quello di una persona. Il robot è inoltre dotato di un paio di scarpe taglia 46 e durante gli esperimenti condotti dai ricercatori ha camminato su un tapis roulant dell’AMBER Lab (Advanced Mechanical Bipedal Experimental Robotics).


«Il nostro robot è in grado di fare passi molto più lunghi e veloci rispetto ad altri robot simili. Questo perché è in grado di riprodurre la deambulazione tipica degli esseri umani» scrive Aaron Ames, direttore del laboratorio del Georgia Tech e prof. di ingegneria informatica e meccanica. «Il tipo di movimento che stiamo implementando renderà possibile il raggiungimento del nostro obiettivo, consentire al robot di camminare nel mondo reale».

Video - I ricercatori del Georgia Tech hanno creato un robot che cammina emulando i movimenti tipici di un essere umano. Nel video è visibile il contatto del tallone con la superficie di appoggio e lo spostamento in avanti della punta dell’altro piede, si tratta della caratteristica chiave della camminata umana.

L'approccio tradizionale per la creazione di un robot in grado di camminare è simile a quello di un pendolo capovolto. I ricercatori in genere utilizzano semplici algoritmi per spostare la parte superiore della macchina in avanti mentre i piedi vengono mantenuti perpendicolari al terreno. I robot in questo caso trascinano i piedi, la vita rimane ad un'altezza costante, creando così l’aspetto curvo in avanti. Questo impedisce a tali robot di muoversi con la naturalezza dinamica tipica della camminata umana e causa inefficienze nella spinta in avanti.

Ciò che distingue il robot del Georgia Tech dalla maggior parte dei robot sono degli algoritmi specifici.

Per dimostrare la potenza del nuovo approccio, il team di ricercatori guidato dal prof. Ames ha costruito un paio di piedi metallici che si ispirano alla superficie plantare dei piedi degli esseri umani, non più una superficie d’appoggio completamente piatta ma arcuata. Inizialmente i ricercatori hanno dovuto constatare che nonostante gli sforzi fatti per elaborare gli algoritmi il robot non riusciva a stare in piedi. I ricercatori hanno dovuto perfezionare gli algoritmi fino a quando il robot non è riuscito a camminare tranquillamente senza cadere.

Il robot Durus mentre compie un passo. Credit: Georgia Institute of TechnologyImmagine 2 - Il robot Durus mentre compie un passo. Credit: Georgia Institute of Technology

 

La macchina è in grado di camminare in modo dinamico proprio come farebbe un essere umano. Il robot è inoltre dotato di molle posizionate tra le caviglie e i piedi simili ai tendini elastici presenti nelle persone. Queste molle consentono ai piedi di avere un'andatura uniforme poiché l'energia meccanica derivante da un colpo di tacco viene prima immagazzinata e poi viene recuperata nel momento in cui il piede viene sollevato da terra.

Questa andatura naturale rende Durus molto efficiente. L'efficienza di locomozione di un robot viene misurata universalmente attraverso il cosiddetto "costo di trasporto", cioè la quantità di energia utilizzata dalla macchina divisa per il peso e la velocità della camminata. Secondo il prof. Ames il miglior coefficiente per questo tipo di robot umanoidi è circa 3.0. mentre il coefficiente raggiunto dal robot del Georgia Tech è 1.4.

Il robot è autoalimentato quindi non è legato ad un cavo di alimentazione per ottenere l’energia necessaria al suo funzionamento tramite una fonte esterna.

Il nuovo livello di efficienza del robot è stato ottenuto anche grazie alla conformazione del piede. Possiamo dire che Durus si è guadagnato il suo nuovo paio di scarpe.

Scenari

I progressi raggiunti dal gruppo di ricercatori del Georgia Institute of Technology rappresentano il punto di partenza per sviluppare la prossima generazione di dispositivi robotici di assistenza come ad esempio protesi ed esoscheletri. In futuro questi dispositivi potrebbero aiutare le persone con mobilità ridotta a camminare con facilità.



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