Più veloce di una mosca: come il robot insetto del MIT, alimentato dall’intelligenza artificiale, si muove con una velocità superiore del 450% per salvare vite umane
1. Più leggero di una graffetta, veloce come un insetto: la tecnologia alla base del microrobot
I microrobot volanti promettono da tempo di rivoluzionare le missioni di ricerca e soccorso, ma i limiti fisici dell’hardware li hanno storicamente resi molto più lenti e meno agili rispetto agli insetti naturali. Sviluppata presso il Soft and Micro Robotics Laboratory del MIT, l’ultima versione di questo robot delle dimensioni di un insetto ha all’incirca le dimensioni di una microcassetta e pesa meno di una graffetta standard.
Grazie a muscoli artificiali morbidi che si contraggono ad alte frequenze, le sue ali battono con una velocità tale da generare una portanza significativa. Tuttavia, mentre l’hardware meccanico è migliorato nel tempo, il controllore di volo integrato è rimasto un collo di bottiglia: le versioni precedenti richiedevano una regolazione manuale, limitando il robot a traiettorie di volo lente, rigide e elementari.
2. Il cervello artificiale a due livelli: come l'apprendimento per imitazione ha sbloccato un'agilità estrema
Per gestire in tempo reale fenomeni aerodinamici complessi e turbolenze eoliche imprevedibili, i ricercatori del MIT hanno collaborato alla realizzazione di un sistema di controllo di volo basato sull’intelligenza artificiale articolato in due fasi.
- Il pianificatore di volo esperto: Il primo componente utilizza un controllore predittivo basato su modelli che calcola modelli matematici dinamici per pianificare manovre aeree aggressive, quali virate brusche e capriole, nel rispetto dei limiti fisici di coppia e forza del robot.
- Deep learning in tempo reale: Poiché il pianificatore avanzato richiede una potenza di calcolo troppo elevata per funzionare in tempo reale su hardware di dimensioni ridotte, i ricercatori hanno utilizzato l’apprendimento per imitazione per addestrare una politica basata su una rete neurale leggera. Questa politica traduce istantaneamente i dati di posizione in comandi di spinta e coppia in tempo reale.
Durante i test di volo, questa architettura di controllo basata sull’intelligenza artificiale ha consentito uno straordinario aumento del 450% della velocità e del 250% dell’accelerazione. Il microrobot ha completato 10 capriole consecutive in 11 secondi, mantenendo la propria traiettoria di volo con una precisione di pochi centimetri nonostante le turbolenze del vento.
3. Dalle acrobazie in laboratorio alle zone colpite da calamità: muoversi tra le macerie dove i droni non riescono ad arrivare
In situazioni di emergenza come i crolli causati da terremoti, i quadricotteri convenzionali e i droni commerciali sono spesso troppo grandi per penetrare in fessure strette o muoversi tra le macerie. I microrobot delle dimensioni di un insetto possono infilarsi in spazi minuscoli senza urtare contro i muri crollati.
Il robot è inoltre in grado di eseguire delle “saccadi”, ovvero rapide manovre di inclinazione che imitano i movimenti delle mosche e consentono rapide accelerazioni e frenate. Questa stabilità è fondamentale per le future versioni del robot, che saranno dotate di minuscole telecamere e sensori di profondità integrati. La ricerca futura mira a realizzare sciami di robot in grado di coordinarsi autonomamente per individuare i sopravvissuti all’interno di ambienti pericolosi, senza il controllo remoto da parte dell’uomo.