
Utilizzando una serie di dati sui movimenti di un cane, Mickaėl Achkar ha costruito un robot che, una volta lanciato, č in grado di correre da solo.
Il Laboratoire de conception et de fabrication de robots par informatique (CREATE) si occupa con passione di trovare nuovi modi per progettare i robot, dando loro nuove capacitą. La professoressa Josie Hughes e due ricercatori hanno utilizzato ChatGPT per sviluppare una pinza robotica per la raccolta dei pomodori. Oppure Mickaėl Achkar ha costruito un cane robot partendo dai dati di motion capture. Per il suo progetto di master, ha usato le informazioni biologiche per concettualizzare in modo pił intelligente e costruire un cagnolino robot che corre da solo una volta lanciato.
"L’obiettivo era creare un robot che assumesse le caratteristiche di un animale, tenendo presente che gli animali, come gli esseri umani, hanno un’enorme varietą di movimenti, ma che la maggior parte dei compiti dipende da poche articolazioni", spiega lo studente. In altre parole, l’idea era di ispirarsi al controllo motorio degli animali per guidare la progettazione di un robot.
In teoria, Mickaėl avrebbe potuto scegliere una cavalletta, una formica, un elefante o un ghepardo. Ma il cane era la scelta pił ovvia. "Abbiamo trovato una ricca serie di dati provenienti da riprese del movimento di un cane, disponibili anche in formato open source", spiega lo studente. Il primo passo č stato quello di estrarre i dati dai movimenti sinergici e di organizzarli in modo da poterli ’riassumere’ in modo pertinente. Il metodo si chiama analisi delle componenti principali. In linea di massima, scompone i dati in diversi vettori per identificare gli assi principali della struttura di movimento e definire le specifiche precise del robot.
Metallo, pulegge, fili e viti
Il risultato č un robot cane simmetrico in tutta la sua lunghezza. Su ogni lato ci sono due gambe con tre articolazioni ciascuna, tutte accoppiate tra loro. E qui sta tutta la sottigliezza. Riproduce il movimento di corsa di un cane e ne acquisisce tutta l’agilitą. Una volta ottimizzato il progetto del robot, per realizzarlo sono bastate alcune "ossa" di metallo, pulegge costruite con una stampante 3D per le articolazioni, cavi sottili per i tendini e alcune viti.
Per verificare se il robot fosse davvero funzionale, gli scienziati hanno acquistato un tapis roulant. La sorpresa č stata che il cane robot, una volta lanciato, era in grado di correre da solo senza dover fare affidamento sui motori per il controllo. "Ci siamo chiesti se fosse dovuto al caso, ma ho cambiato un po’ il progetto e non ha pił funzionato". Tuttavia, č necessario un contrappeso per mantenere il ciclo una volta avviato, come un pendolo. "Inietta energia utilizzando un principio noto come risonanza", spiega lo studente. "Abbiamo progettato il corpo in modo che reagisca automaticamente da solo, nello stesso modo in cui una trota inizia a nuotare quando ritrova l’acqua", spiega Francesco Stella, dottorando del CREATE che ha supervisionato il lavoro.
Articolazioni sinergiche

Il robot č tuttavia dotato di motori che gli consentono di eseguire un’ampia gamma di movimenti. Il cane può, ad esempio, saltare o superare ostacoli senza il supporto del contrappeso. "Grazie ai motori, vorremmo spingere ulteriormente il modello, ma così com’č č ancora piuttosto fragile". Mickaėl lo ha comunque testato, mettendogli un bastone nelle zampe per impedirgli di correre. Il cagnolino robot riprende automaticamente a galoppare con l’agilitą dei suoi quattro arti. Sul suo tapis roulant, può raggiungere i 6 km/h senza vacillare.
"L’obiettivo non č quello di competere con i contemporanei robot cinofili ad alta tecnologia, ma piuttosto di offrire un approccio alternativo bio-ispirato che si concentra sulla progettazione del corpo e delle sue proprietą passive per semplificare il controllo e massimizzare le capacitą. Questo modo di progettare le cose, attraverso la sinergia delle articolazioni, si sta gią rivelando utile per riprodurre mani robotiche o altre parti del corpo", spiega Mickaėl.
Questo lavoro č stato presentato per la pubblicazione e dovrebbe apparire su una rivista scientifica nei prossimi mesi. Con un master in robotica in mano, Mickaėl tornerą a Montreal, in Canada. Dopo una laurea in ingegneria meccanica alla McGill University, l’EPFL č stato il suo punto di partenza per l’Europa, scelto per l’eccellenza e la francofonia. Č lì che ha scoperto la sua passione per la robotica.