Intelligenza a sei zampe

Questo robot sembra un enorme insetto stecco. Ispirato a questi fasmidi, Hector (HExapod Cognitive auTonomously Operating Robot) è dotato di articolazioni elastiche e di un esoscheletro leggerissimo. Il movimento flessibile delle sei zampe è reso possibile dagli azionamenti maxon.

Hector si muove con attenzione nel percorso ad ostacoli, ma con una grazia ineguagliata per un robot. Il gruppo di ricerca biomeccatronica dell'università di Bielefeld, diretto dal professor Dr. Axel Schneider, ha sviluppato il robot a sei zampe ispirandosi agli insetti stecco. Il modello dell'insetto è stato realizzato in scala 20:1. La lunghezza complessiva di Hector è quindi di circa 90 cm, praticamente un insetto stecco gigante. L'obbiettivo del progetto è comprendere meglo  la mobilità di questi insetti per applicare il loro meccanismo di cordinamento in campo tecnico,Inoltre il gruppo di ricercatori vuole studiare più a fondo concetti di base per il controllo di sistemi robot con articolazioni elastiche.

L'esoscheletro estremamente leggero è in plastica rinforzata con fibre di carbonio (CFRP). Tutti i componenti di azionamento e le giunture tra i segmenti delle zampe, realizzati in lega di alluminio, sono stati costruiti internamente nel complesso di Bielefeld. L'esclusività di questo robot pesante soltanto 12 chilogrammi è data dal fatto che è dotato di numerosi sensori e un sistema di controllo decentralizzato a imitazione della natura. Grazie agli azionamenti e ai sensori tattili appositamente progettati è in grado di adattarsi in maniera flessibile alle singole caratteristiche del terreno durante il movimento. Al momento Hector è in grado di camminare su terreni leggermente accidentati e superare senza problemi ostacoli di piccole dimensioni, ad esempio gradini.

Una zampa, tre motori maxon

Ogni zampa del robot possiede tre articolazioni, quindi devono essere controllati contemporaneamente i movimenti di 18 articolazioni. In ogni zampa sono installati tre motori senza spazzole maxon EC 45 flat. Questi potenti azionamenti da 50 watt sono stati personalizzati senza scheda di collegamento laterale. Le 18 articolazioni delle zampe vengono comandate secondo algoritmi di regolazione ispirati ai movimenti naturali. Per far ciò, l'elettronica di comando con relativo sistema di regolazione è integrata negli azionamenti. Per garantirne l'elasticità, sono stati inseriti dei giunti in elastomero appositamente sviluppati. Per il gruppo di ricerca era particolarmente importante che i motori offrissero una coppia elevata a fronte di dimensioni e massa ridotte. “Inoltre la lunghezza dei motori deve essere minima, perché la lunghezza complessiva dell'azionamento è uno dei fattori che limita la libertà di movimento delle zampe. Per questo abbiamo puntato sull'EC 45 flat da 50 watt”, spiega Jan Paskarbeit, collaboratore scientifico del gruppo di ricerca e sviluppatore e costruttore del robot Hector.

Intelligenza semplice
Per quanto riguarda l'intelligenza, Hector non è ancora al pari degli insetti. Tuttavia per la coordinazione delle zampe vengono elaborati complessi dati provenienti dai sensori. Il robot è in grado di muoversi autonomamente e superare gli ostacoli. “Non si può negare che gli insetti abbiano una certa intelligenza, per quanto semplice. In questo senso anche per Hector si può parlare di un comportamento intelligente semplice. Una delle molte caratteristiche distintive del comportamento intelligente è la capacità di pianificare un'azione: le prime varianti di controllo ‘avanzato’, testate al momento su questo sistema, daranno al robot la possibilità di effettuare pianificazioni semplici, rendendolo quindi in questo senso un po' più intelligente”, afferma Paskarbeit. Entro il 2017, nell'ambito di un progetto collaborativo del cluster di eccellenza di Bielefeld sulle tecnologie di interazione cognitiva, l'insetto robot sarà dotato di ulteriori funzionalità.

 © maxon motor ag

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