Il robot umanoide italiano ha imparato a volare. Oggi raccontiamo una eccezionale prima mondiale firmata dal team di ricerca coordinato da Daniele Pucci, responsabile del laboratorio di Artificial and Mechanical Intelligence (AMI) dell’IIT di Genova e già 40 under 40 di Fortune Italia.
Dopo aver portato a casa l’operazione ‘decollo’, come ci ha raccontato Pucci nel magazine in edicola, gli scienziati italiani dell’IIT sono riusciti a fare alzare in volo a 50 centimetri da terra iRonCub3, il robot umanoide munito di jet di propulsione progettato per interagire in ambienti reali in condizioni di emergenza, per missioni di ricerca e salvataggio. Il risultato che fa saltare sulla sedia gli appassionati di robotica è stato ottenuto anche grazie a studi avanzati di aerodinamica e allo sviluppo di software di controllo basati sull’intelligenza artificiale, come si legge su ‘Nature Communications Engineering’.
La squadra
La ricerca è stata condotta dai ricercatori di robotica dell’IIT di Genova in collaborazione con il gruppo di Alex Zanotti del Laboratorio di Aerodinamica DAER del Politecnico di Milano, dove sono stati effettuati i test in galleria del vento e con il gruppo di Gianluca Iaccarino della Stanford University, dove sono stati utilizzati algoritmi di deep learning per identificare modelli aerodinamici.
La sfida
Si tratta di una “ricerca radicalmente diversa dalla robotica umanoide tradizionale, che ci ha costretto a fare un sostanziale salto in avanti rispetto allo stato dell’arte”, rivendica Daniele Pucci, ‘papà’ del robot volante.
“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; dall’altra le veloci turbine a reazione. Fare esperimenti su questi robot è affascinante così come pericoloso, e non lascia spazio all’improvvisazione”.
L’umanoide volante
Ma torniamo al protagonista: iRonCub3 ha un volto da bambino ed è dotato di due braccia, due gambe e una propulsione a razzi, oltre ad essere specificatamente progettato per operare in ambienti reali.
Il progetto ha richiesto circa due anni di lavoro, compresi i test di volo, e ha riguardato sia lo studio dell’aerodinamica del corpo del robot, sia lo sviluppo di software di controllo in grado di gestire le diverse parti di cui è costituito il robot.
I precedenti
iRonCub3 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.
La versione pensata per volare è munita di quattro motori a reazione, due montati sulle braccia e due 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.
In effetti iRonCub3 pesa circa 70 chili e le turbine possono generare una spinta massima superiore a 1000 newton. La nuova configurazione consente al robot di sollevarsi da terra e eseguire manovre di volo controllate anche in presenza di turbolenze del vento o in condizioni ambientali incerte. La temperatura dei gas di scarico può raggiungere gli 800 gradi.
“I nostri modelli includono reti neurali addestrate su dati simulati e sperimentali e sono integrate nell’architettura software di controllo del robot per garantire un volo stabile”, ha precisato 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, di conseguenza, vanta sistemi di controllo basati su intelligenza artificiale che gli consentono di volare gestendo flussi d’aria turbolenti ad alta velocità e temperature estreme. I risultati della ricerca potranno essere trasferiti ad altri robot con morfologie non convenzionali, “rappresentando un caso unico rispetto ai droni classici”, dicono dall’IIt.
Il primo test e i piani per il futuro
Ma torniamo a Genova, in una piccola area di volo allestita all’interno dell’IIT: qui il robot è stato 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 che verrà allestita e equipaggiata dall’Istituto Italiano di Tecnologia nel rispetto di tutte le regole di sicurezza.
L’impressione è che il piccolo robot umanoide italiano abbia appena iniziato a mostrare le sue potenzialità. In futuro gli emuli di iRonCub3, che possono essere teleoperati una volta toccato terra, potranno trovare applicazione in molteplici scenari, dalle operazioni di ricerca e salvataggio in aree difficili, fino alle ispezioni di ambienti pericolosi. Salvaguardando così la sicurezza degli operatori umani e, magari, consentendo di salvare delle vite.
