Breve storia dei Robot di Boston Dynamics – Parte 1

La Boston Dynamics è una società di ingegneria e robotica nata nel 1992 come “spin-off” del Massachusetts Institute of Technology (MIT). Il loro programma nasce con l’obiettivo di riuscire a combinare i principi del controllo dinamico e dell’equilibrio con sofisticati disegni meccanici, elettronica all’avanguardia e software per la percezione, la navigazione e l’intelligenza.

RHex

La prima creazione della Boston Dynamics è stata RHex, un robot dotato di sei appendici rotanti che lo rendono in grado di attraversare qualsiasi tipo di terreno accidentato. I piedi, dotati di battistrada in gomma, gli consentono di attraversare anche pendenze ripide. Con il minimo contributo dell’operatore, il robot è in grado di attraversare campi di rocce, fango, sabbia, vegetazione e scale.

È dotato di fotocamere anteriori e posteriori che offrono all’operatore una visione remota dei dintorni di RHex. Il corpo è sigillato e rende RHex pienamente operativo in condizioni di tempo umido, fangoso e paludoso e in canali sotterranei. Le straordinarie capacità del robot sono state convalidate in test indipendenti condotti dal governo.

SandFlea

SandFlea è invece un piccolo robot a quattro ruote in grado di spiccare salti di circa 10 metri in modo da aggirare qualsiasi tipo di ostacolo. È stato progettato per essere utilizzato in Afghanistan per scavalcare i muri, dare un’occhiata in giro e tornare a casa.

È abbastanza agile da saltare su un muro composto, sul tetto di una casa, su una scala o su una finestra del secondo piano. Il robot utilizza le sue ruote come giroscopi per mantenere il livello durante il volo in modo che l’operatore ottenga una visione chiara dalla telecamera di bordo e assicuri un atterraggio liscio. SandFlea può saltare circa 25 volte con una sola carica. Il robot è attualmente fuori produzione.

BigDog

Forse la prima vera creazione significativa della Boston Dynamics: BigDog. Fu definito come il primo robot con le gambe pronto per lasciare il laboratorio e affrontare il mondo reale.

Si tratta di un robot quadrupede progettato per l’esercito statunitense, con il finanziamento del DARPA (Defense Advanced Research Projects – “Agenzia per i Progetti di Ricerca Avanzata di Difesa” – un’agenzia governativa del Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti incaricata dello sviluppo di nuove tecnologie per uso militare). Il suo scopo era quello di aiutare i soldati nel trasporto di oggetti su terreni accidentati dove robot tradizionali con ruote o cingoli non sarebbero potuti arrivare.

Dotato di quattro gambe articolate, con elementi conformi per assorbire urti e riciclare energia da un passo all’altro, BigDog ha le dimensioni di un piccolo mulo. Lungo un metro e alto 70 centimetri, pesa circa 100 chilogrammi. È in grado di attraversare terreni ad una velocità di circa 5,3 km/h trasportando un carico di 154 chilogrammi procedendo in salita su pendii con 35 gradi di inclinazione.

Il computer di bordo di BigDog controlla la locomozione, elabora i sensori e gestisce le comunicazioni con l’utente. Le gambe sono dotate di molti sensori, tra i quali quelli per la posizione e quelli per il contatto con il terreno. Altri sensori si concentrano sullo stato interno di BigDog, monitorando la pressione idraulica, la temperatura dell’olio, le funzioni del motore, la carica della batteria e altro. BigDog è anche dotato di un giroscopio laser e di un sistema di visione stereoscopica.

Cheetah

Cheetah, che non significa altro che Ghepardo, è l’antenato di quello che poi diventerà Wildcat. Sostanzialmente un ghepardo di metallo in grado di correre alla velocità impressionante di 45 km/h riuscendo a superare di poco la velocità di Usain Bolt (44.7 km/h).

Tuttavia, Cheetah ha sempre lavorato in situazioni controllate, in quanto correva su un tapis roulant senza dover far fronte alla resistenza del vento ed era alimentato da un motore esterno.

Little Dog

LittleDog non è altro che la versione “concentrata” di BigDog: contiene tutte le sue caratteristiche, ma in un corpo più piccolo. Le quattro gambe, alimentate singolarmente da tre motori elettrici, conferiscono al robot una vasta gamma di movimenti. I suoi sensori possono misurare gli angoli, la distanza in relazione al terreno e l’orientamento del suo corpo. Quindi, questo “cagnolino” può arrampicarsi da solo su un terreno accidentato senza cadere o rimanere bloccato.

Le batterie ai polimeri di litio integrate consentono 30 minuti di funzionamento continuo senza ricarica. Le comunicazioni wireless e la registrazione dei dati supportano l’operazione remota e l’analisi dei dati. Lo sviluppo di LittleDog è finanziato dall’Ufficio per la Tecnologia di Elaborazione delle Informazioni DARPA.

WildCat

Infine arriviamo a WildCat, il robot quadrupede a funzionamento libero più veloce al mondo con una velocità di 32 km/h. Il sistema di controllo che stabilizza WildCat è stato sviluppato per la prima volta su Cheetah, un prototipo di laboratorio che ha funzionato a 45 km/h.

A differenza dei suoi predecessori, WildCat non è alimentato da corrente elettrica ma da un motore a combustione di metanolo che aziona un sistema di attuazione idraulico. Il robot è in grado di eseguire diverse varietà di andature, tra cui trotto e galoppo e riesce a mantenere l’equilibrio durante marcia e manovre su terreni accidentati.

Il computer di bordo utilizza algoritmi di controllo dinamico e una varietà di sensori per controllare e stabilizzare il movimento in esecuzione. Utilizza un set di telemetri laser per misurare con precisione l’altezza del robot da terra. Lo sviluppo di WildCat è stato finanziato dal programma Massima Mobilità e Manipolazione di DARPA.