Dizajniranje robota koji se mogu kretati i po zraku i po tlu predstavlja poseban izazov inženjerima. Proširenje njihovog djelokruga dodavanjem novih pokretačkih mehanizama nerijetko rezultira dodatnom masom takvih robota i smanjenom učinkovitošću njihovog gibanja. Taj problem nastoje ublažiti tzv. morfoboti, sprave koje kombiniraju više vrsta mehanizama u višenamjenske sustave, kaže student aeronautike s Caltecha Ioannis Mandralis, na početku svojeg rada, objavljenoga nedavno u časopisu Nature.

Mijenja oblik u letu

U tom radu Mandralis kaže da se obično za rješenje problema transformacije koristi promjena oblika na tlu, što pak podrazumijeva složenu interakciju s podlogom i otežava primjenu na neravnom terenu. Njegovo rješenje je u transformaciji robota u zraku, čime se izbjegava probleme interakcije s tlom, ali se dolazi do novih izazova, kao što su rad mehanizama izvan njihovih mogućnosti i upravljanje složenim aerodinamičkim silama.

Ipak, ovaj je ambiciozni student uspio nadvladati te probleme pa je izradio prototip "Aerially Transforming Morphobota" (ATMO) – letećeg drona koji se u blizini tla transformira u kopneno vozilo, kroz prilično glatki prijelaz između leta i kretanja po tlu na kotačima.

Ništa bez algoritama

Kako bi to postigao, morao je osmisliti modele i sustave koji su sposobni predvidjeti i poništiti aerodinamički učinak koji se javlja u blizini tla (ground-effect), tj. "zračni jastuk" koji se javlja odbijanjem zraka, poguranog rotorima, od tla. Kroz niz eksperimentalnih mjerenja i testiranja, sustav je stabiliziran prediktivnim modelom upravljanja koji se prilagođava udaljenosti od tla i obliku tijela robota.

Učinkovitost sustava potvrđena je kroz niz demonstracija, neke od kojih možete vidjeti u priloženom videu. Tijekom testiranja pokazalo se da ATMO može sigurno sletjeti čak i u položajima tijela koji premašuju granice njegovog pogona, zahvaljujući upravo otkrivenom (i pomno kontroliranom) učinku blizine tla. Dakle – osim što je stvoren dron koji se u zraku u trenutku može pretvoriti u vozilo na četiri kotača i nastaviti se kretati tlom, najveći doprinos ovog rada jest upravo algoritam za predviđanje turbulencija zraka u blizini tla, nastalih djelovanjem rotora multikoptera, kao i ostalih složenih sila koje na njega djeluju dok slijeće i aktivno mijenja svoj oblik.