(Adnkronos) – Un Superman robotico è pronto ad alzarsi in volo per salvare l'umanità in caso di Sos. Si chiama iRonCub3 ed è una prima mondiale targata Iit: il team coordinato da Daniele Pucci, alla guida del Laboratorio di Artificial and Mechanical Intelligence (Ami) dell'Istituto italiano di tecnologia di Genova, è riuscito a far volare un robot umanoide. iRonCub3, specificatamente progettato per operare in ambienti reali, ha occhi e naso, braccia e gambe, e un jet di propulsione a razzi. Durante gli esperimenti di volo è stato in grado di sollevarsi a circa 50 centimetri da terra, mantenendo la stabilità. Un risultato frutto di 2 anni di lavoro – descritto oggi su 'Nature Communications Engineering' – reso possibile da studi avanzati di termodinamica e aerodinamica, e dallo sviluppo di software di controllo basati sull'intelligenza artificiale. L'obiettivo futuro è applicare questo tipo di tecnologia a supporto dell'essere umano per rispondere a situazioni di emergenza o per esplorazioni in ambienti estremi e missioni di ricerca e salvataggio. La ricerca è stata condotta dagli scienziati Iit esperti di robotica in collaborazione con il gruppo di Alex Zanotti del Laboratorio di Aerodinamica Daer del Politecnico di Milano, dove è stata condotta una serie di test in galleria del vento, e con quello di Gianluca Iaccarino della Stanford University statunitense, dove sono stati utilizzati algoritmi di deep learning per identificare modelli aerodinamici. iRonCub3 – descrivono dall'istituto genovese – è l'evoluzione tecnologica di prototipi precedenti e si basa su iCub3, sviluppato per essere teleoperato a distanza come un avatar, ultima generazione del robot umanoide iCub. iRonCub3 è munito di 4 motori a reazione, 2 montati sulle braccia e 2 su uno zaino posizionato sulla schiena. L'aggiunta dei motori ha richiesto delle modifiche ulteriori alla struttura fisica (hardware) del robot, tra cui un nuovo elemento in titanio che funge da colonna vertebrale e delle coperture resistenti al calore. iRonCub3 pesa circa 70 chili e le turbine possono generare una spinta massima superiore a 1.000 newton. La nuova configurazione consente al robot di sollevarsi da terra ed eseguire manovre di volo controllate anche in presenza di turbolenze del vento o in condizioni ambientali incerte. "Questa ricerca è radicalmente diversa dalla robotica umanoide tradizionale e ci ha costretto a fare un sostanziale salto in avanti rispetto allo stato dell'arte – spiega Pucci – L'aerodinamica gioca un ruolo chiave: la temperatura di scarico delle turbine può raggiungere gli 800 gradi e il gas emesso si avvicina alla velocità del suono. L'intera piattaforma robotica, quindi, deve essere in grado di valutare la dinamica del volo in tempo reale, mentre il software di controllo gestisce da una parte il movimento lento dei giunti articolari e dall'altra le veloci turbine a reazione. Fare esperimenti su questi robot è affascinante così come pericoloso, e non lascia spazio all'improvvisazione". L'équipe si è concentrata sullo studio dell'equilibrio dinamico del robot mentre è in volo, reso particolarmente complesso dalla morfologia umanoide del robot. A differenza dei droni convenzionali che hanno strutture simmetriche e compatte, iRonCub3 presenta infatti una forma allungata, con il peso distribuito tra gli arti mobili e il busto, e con un centro di massa variabile. Ciò – si legge in una nota – ha richiesto lo sviluppo di modelli teorici avanzati che descrivessero le diverse conformazioni possibili del corpo del robot, dove gli arti mobili rappresentano un elemento di complessità, e il relativo bilanciamento sotto l'influenza della propulsione dei razzi. Gli studi sono stati condotti attraverso esperimenti in galleria del vento e simulazioni avanzate di dinamica dei fluidi computazionale, che hanno permesso lo sviluppo di un'Ia capace di stimare le forze aerodinamiche in tempo reale. "I nostri modelli includono reti neurali addestrate su dati simulati e sperimentali, integrate nell'architettura software di controllo del robot per garantire un volo stabile", illustra Antonello Paolino, primo autore del paper e dottorando in un programma congiunto tra Iit e Università di Napoli, che ha da poco concluso un semestre come visiting researcher alla Stanford University. iRonCub3, quindi, è dotato di sistemi di controllo basati su intelligenza artificiale che gli permettono di volare gestendo flussi d'aria turbolenti ad alta velocità e temperature estreme. Gli studi di aerodinamica hanno dimostrato che è possibile mantenere la postura e la stabilità del robot anche durante manovre non stazionarie, come l'accensione sequenziale dei motori o le variazioni nella geometria del corpo. Risultati che potranno essere trasferiti ad altri robot con morfologie non convenzionali, rappresentando un caso unico rispetto ai droni classici, rimarca l'Iit. Il design finale di iRonCub3 – prosegue la nota – è il risultato di un processo di co-design sviluppato per integrare l'Ia con gli aspetti più fisici e aerodinamici della progettazione di robot volanti. Per esempio, il punto di posizionamento delle turbine è stato identificato affinché risultasse ottimale in termini di controllo e stabilità del volo. E la dissipazione del calore generato dai motori è stata gestita per garantire l'integrità strutturale del robot anche in condizioni operative estreme. I primi test di volo di iRonCub3 sono stati condotti in una piccola area di volo allestita all'interno dell'Iit, dove il robot è stato appunto in grado di sollevarsi dal suolo di circa 50 centimetri. Nei prossimi mesi gli esperimenti sul prototipo continueranno in un'area più ampia, grazie a una collaborazione con l'Aeroporto di Genova che metterà a disposizione una zona dedicata. L'area verrà allestita ed equipaggiata dall'Istituto italiano di tecnologia, nel rispetto di tutte le regole di sicurezza richieste. I ricercatori Iit prevedono che nel futuro i robot umanoidi volanti come iRonCub3, che possono essere teleoperati una volta toccato terra, potranno trovare applicazione in molteplici scenari: dalle operazioni di ricerca e salvataggio in aree difficili da raggiungere, fino alle ispezioni di ambienti pericolosi. —[email protected] (Web Info)
