Caltech ontwikkelt robotdrone die kan rijden, lopen en vliegen

Het Amerikaanse onderzoeksinstituut Caltech heeft een robotdrone ontwikkeld die kan rijden, lopen en vliegen. De Multi-Modal Mobility Morphobot – kortweg M4 – kan per situatie inschatten welke manier van voortbewegen het meest effectief is. Ook is de robot in staat om bewegingen met elkaar te combineren. Zo kan de M4 staand op twee wielen rijden, terwijl de propellers in de voorpoten zorgen voor de benodigde balans.

Transformers

De M4 zou als acteur niet hebben misstaan in de sciencefictionserie Transformers uit de jaren ’80. De robotdrone is namelijk in staat om zijn lichaam opnieuw te configureren om acht verschillende soorten bewegingen te maken. Afhankelijk van de omgeving kan de robotdrone zelfstandig de meest effectieve combinatie van bewegingen kiezen om te manoeuvreren en zich voort te bewegen.

Zo kan de M4 op vier wielen rollen, zijn wielen in rotors veranderen en vliegen, op twee wielen staan als een stokstaartje om over obstakels te turen, ‘lopen’ door zijn wielen als voeten te gebruiken, twee rotoren gebruiken om steile hellingen op twee wielen op te rollen, tuimelen en meer.

Een robot met zo’n breed scala aan mogelijkheden heeft in potentie een breed aantal toepassingen, variërend van het vervoeren van gewonden naar een ziekenhuis tot het verkennen van andere planeten. “Ons doel was om de grenzen van robotbewegingen te verleggen door een systeem te ontwerpen dat buitengewone mobiliteitsmogelijkheden laat zien met een breed scala aan verschillende voortbewegingsmodi. Het M4-project heeft deze doelstellingen met succes bereikt”, zegt onderzoeker Alireza Ramezani.

Wielen, poten, propellers

Een van de belangrijkste kenmerken van M4 is het vermogen om zijn ledematen op verschillende manieren in te zetten, als wielen, poten of propellers. Wanneer M4 op twee wielen moet staan, vouwen twee van de vier wielen zich op en draaien hun ingebouwde propellers naar boven, waardoor de robot in balans komt. Wanneer M4 moet vliegen, klappen alle vier de wielen in en tillen de propellers de robot van de grond.

Gewrichten op de wielassemblages zorgen ervoor dat de M4 een loopbeweging kan maken. Bij het huidige prototype van de M4 is de loopbeweging nog beperkt. Maar met de verwachte vooruitgang zouden toekomstige M4-generaties het vermogen kunnen hebben om effectief over oneffen terrein te lopen, waar een robot op wielen mee zou worstelen.

De bewegingsflexibiliteit van de robot, gekoppeld aan kunstmatige intelligentie, stelt hem in staat om te kiezen welke vorm van voortbeweging het meest effectief is op basis van het voorliggende terrein. Bij het verkennen van een onbekende omgeving zou de M4 kunnen beginnen door te rijden op vier wielen, wat de meest energiezuinige modus is. Bij het bereiken van een obstakel zoals een rotsblok, kan de robotdrone op twee wielen staan om eroverheen te kijken voor een duidelijker beeld van de omgeving. Als er een ravijn of rivier in de weg zit waar de robot niet overheen kan rijden, kan het zijn wielen omvormen tot rotoren, over het ravijn naar de andere kant vliegen en verder rijden.

Biomimetica

Het ontwerp van de M4 werd sterk beïnvloed door de natuur. Dat heet ook wel biomimetica of biomimicry. Zo lieten Gharib en zijn collega’s zich inspireren door hoe chukar-vogels (een soort patrijs) het klapperen van hun vleugels gebruiken om ze een hefboomeffect te geven wanneer ze bijvoorbeeld steile hellingen op rennen, en hoe zeeleeuwen hun hun vinnen voor verschillende soorten voortbeweging op zee en op het land.

Overigens is de M4 niet de eerste drone die kan lopen en rijden. Al in 2013 verscheen op Kickstarter een campagne ter financiering van de ontwikkeling van de ‘B’ hybride auto-helikopter, die qua design veel wegheeft van de M4 van Caltech. Deze CarCopter is echter nooit op de markt verschenen.

(bron: Caltech)