27/07/2023
Door Ad Spijkers
Een nieuw gecreëerde real-life Transformer kan zijn lichaam opnieuw configureren om acht verschillende soorten bewegingen te maken.
De nieuwe robot, genaamd M4 (voor Multi-Modal Mobility Morphobot) is ontwikkeld aan het California Institute of Technology (CalTech) in Pasadena. Hij kan rijden op vier wielen, zijn wielen in rotors veranderen en vliegen, op twee wielen staan als een stokstaartje om over obstakels te turen en 'lopen' door zijn wielen als voeten te gebruiken. Hij kan twee rotoren gebruiken om steile hellingen op twee wielen op te rollen, te tuimelen en meer. Ook kan de robot autonoom de omgeving beoordelen waarmee hij wordt geconfronteerd om de meest effectieve combinatie van bewegingen te kiezen om te manoeuvreren.
Een dergelijke robot zou volgens de onderzoekers een breed scala aan mogelijke toepassingen kunnen hebben, variërend van het vervoeren van gewonden naar een ziekenhuis tot het verkennen van andere planeten. Hun doel was om de grenzen van robotbewegingen te verleggen door een systeem te ontwerpen dat buitengewone mobiliteitsmogelijkheden laat zien met een breed scala aan verschillende voortbewegingsmodi. Het M4-project heeft deze doelstellingen gerealiseerd.
Bewegingen
Door de bewegingsflexibiliteit van de robot, gekoppeld aan kunstmatige intelligentie, kan hij kiezen welke vorm van voortbeweging het meest effectief is op basis van het terrein dat voor hem ligt. Als de M4 bijvoorbeeld een onbekende omgeving verkent, zou hij kunnen beginnen door op vier wielen te rijden, wat de zuinigste modus is qua energieverbruik. Bij het bereiken van een obstakel zoals een rotsblok, kan hij op twee wielen staan om eroverheen te kijken voor een duidelijker beeld van de grond voor hem. Als hij vervolgens een ravijn of een ander kenmerk ziet dat een robot op wielen niet kan doorkruisen, kan hij zijn wielen omvormen tot rotors, over het ravijn naar de andere kant vliegen en verder rijden.
Een van de belangrijkste kenmerken van M4 is het vermogen om zijn middelen te gebruiken op wielen, poten of propellers. Wanneer M4 op twee wielen moet staan, vouwen twee van de vier wielen zich op en draaien hun ingebouwde propellers naar boven, waardoor de robot in balans komt. Wanneer M4 moet vliegen, klappen alle vier de wielen in en tillen de propellers de robot van de grond. Gewrichten op de wielen zorgen ervoor dat de M4 een loopbeweging kan uitvoeren.
In de huidige iteratie van M4 is de loopbeweging een 'proof of concept'. Met de verwachte vooruitgang zouden toekomstige M4-generaties echter het vermogen kunnen hebben om effectief over gevarieerd terrein te lopen waar een robot op wielen mee zou worstelen.
Natuur als inspiratie
Het ontwerp van de M4 werd sterk beïnvloed door de natuur: De onderzoekers lieten zich inspireren door hoe een Aziatische steenpatrijs het klapperen van zijn vleugels gebruikt om hem een hefboomeffect te geven wanneer ze bijvoorbeeld steile hellingen op rennen. Ook onderzochten ze hoe schildpadden hun vinnen gebruiken voor verschillende soorten voortbeweging op zee en op het land. Dergelijke voorbeelden van herbestemming van ledematen in het dierenrijk zijn al veel eerder door biologen gerapporteerd, maar de concepten worden die ze illustreren nu pas onderzocht in het technische domein.
M4 is uitgerust met autonome mogelijkheden en kan zelf beslissingen nemen hoe hij het beste door een complexe omgeving kan navigeren. De robot is ook buiten getest en heeft het terrein van Caltech's campus bewandeld.
Foto: screenshot video Caltech