Cheetah, il robot ghepardo del MIT che corre e salta gli ostacoli

Sin dall’antichità, l’uomo si è sempre servito degli animali, soprattutto sui campi di battaglia. E, nonostante gli alti livelli tecnologici in campo militare, in alcuni casi la presenza di animali (come i cavalli) è stata fondamentale, anche di recente.
Nel campo militare, lo studio degli animali risulta, ad oggi, una disciplina in continua crescita che rientra in quell’area chiamata Biomimetica. La Biomimetica fu resa celebre nel 1997, con la pubblicazione del libro “Biomimicry: Innovation inspired Nature” di Janine M. Benyus.

Tra i vari progetti in corso, vi è Cheetah della Boston Dynamics che costruisce robot avanzati dalle notevoli caratteristiche: mobilità, agilità, destrezza e velocità. Essa si avvale della collaborazione di DARPA, Esercito Americano, Marina e Corpo dei Marines per la creazione dei più avanzati robot della Terra.

Source: Jose-Luis Olivares/MIT

Cheetah (in italiano ghepardo) è pensato per eseguire in modo eccellente operazioni militari, grazie alle sue incredibili doti di agilità. Infatti, Cheetah è il più veloce robot (dotato di zampe) del mondo, raggiungendo una velocità di 46.67 kmh, un record per questa categoria di robot (il precedente, stabilito nel 1989, era di 21 kmh).
Il ghepardo robot ha un dorso articolato che si flette avanti e dietro ad ogni passo, aumentando la falcata e la velocità di corsa, proprio come fa l’animale in natura.

Nella prima versione, Cheetah veniva eseguito su un tapis roulant ad alta velocità in laboratorio, alimentato da una pompa idraulica e agganciato ad un tutore per restare al centro del tapis roulant.

La più recente novità è rappresentata dai nuovi algoritmi implementati che hanno permesso al robot di saltare ostacoli in corsa.

Grazie all’utilizzo di un LIDAR (Light Detection and Ranging) –un sistema visivo che sfrutta la riflessione di un laser per mappare l’ambiente circostante- il robot è in grado di rilevare l’ostacolo in avvicinamento.
L’intero sistema è posizionato a bordo di Cheetah, conferendogli completa autonomia.

La prima parte dell’algoritmo permette al robot di percepire l’ostacolo e stimarne dimensioni e distanza.
Una volta rilevato l’ostacolo, la seconda componente dell’algoritmo permette di adattare il passo per configurarsi in posizione di salto. Sulla base della distanza, l’algoritmo prevede la migliore posizione dalla quale saltare, accelerando o decelerando in prossimità dell’ostacolo.
Questo algoritmo di regolazione permette la correzione ad ogni passo del robot. Il processo di ottimizzazione richiede circa 100ms, ovvero la metà del tempo di un singolo passo.
Una volta raggiunto il punto di lancio, una terza parte dell’algoritmo ne determina la traiettoria. Sulla base dell’altezza dell’ostacolo e la velocità del robot, i ricercatori hanno elaborato una formula per determinare la quantità di forza che i motori elettrici del robot devono esercitare per lanciare il robot oltre l’ostacolo.

I test sono stati effettuati dapprima sul tapis roulant, sul quale venivano posizionati di volta in volta gli ostacoli. Il robot aveva uno spazio di 1 metro per poter elaborare i dati e prepararsi al salto con un successo del 70%.
I test su pista, invece, hanno dimostrato una maggiore efficienza del robot, dal momento che lo spazio a disposizione per l’elaborazione dei dati era notevolmente maggiore, portando i risultati ad un successo del 90%.

Il prossimo step del progetto sarà quello di permettere la corsa e il salto dell’ostacolo su un terreno più morbido costituito, ad esempio, da un manto erboso.

Questo progetto è stato in parte finanziato dalla Defense Advanced Research Projects Agency.