Wat krijg je als je een looprobot met een drone kruist? Het resultaat is LEO, kort voor LEONARDO, wat weer staat voor LEgs ONboARD. Robotdrone LEO kan niet alleen vliegen, maar ook lopen, skateboarden en zelfs koorddansen. De bedenkers hebben als doel om een meervoudig inzetbare robotdrone te creëren die voor allerlei taken ingezet kan worden, zoals het vervoeren van goederen naar moeilijk te bereiken locaties.
Inhoudsopgave
Beste van twee werelden
Conceptueel zit LEO goed doordacht in elkaar. Looprobots hebben als voordeel dat ze relatief zware payloads kunnen vervoeren, maar hebben moeite met het oversteken van zeer ruig terrein. Drones hebben als voordeel dat ze in een rechte lijn en over allerlei obstakels heen op een doel af kunnen vliegen, maar gebruiken relatief veel energie tijdens een verplaatsing. LEO combineert eigenlijk het beste van twee werelden.
Een prototype van de drone weegt een kleine drie kilo en is ongeveer 75 centimeter hoog. Tijdens het opstijgen werken de poten mee om de drone airborne te krijgen, door op het laatste moment een zetje te geven. Omgekeerd helpen de propellers tijdens het lopen mee om de balans te behouden. Op die manier is het zelfs mogelijk om de drone te laten skateboarden en koorddansen.
Geïnspireerd door de natuur
LEO werd ontwikkeld door onderzoekers van het California Institute for Technology (Caltech). Daarbij heeft het team zich laten inspireren door de natuur. “Denk aan de manier waarop vogels kunnen fladderen en springen om door telefoonlijnen te navigeren”, zegt Soon-Jo Chung, Bren Professor of Aerospace & Control and Dynamic Systems. “Er vindt bij vogels een complex maar intrigerend gedrag plaats tussen lopen en vliegen. We wilden dat begrijpen en ervan leren.”
De uitdaging zat hem met name in de ontwikkeling van algoritmes die de poten en de propellers aansturen. Volgens de onderzoekers zijn lopen en vliegen twee verschillende disciplines die binnen de robotica niet eerder met elkaar gecombineerd werden. Er ging dan ook veel onderzoek zitten in het oplossen van een breed scala aan technische problemen die nog niet eerder bestudeerd zijn bij robotsystemen.
Verdere ontwikkeling
Nu nog is LEO niet bijzonder energie-efficiënt: het feit dat de propellers ook tijdens het lopen moeten blijven draaien maakt dat LEO meer energie verbruikt dan een looprobot die speciaal voor dat doel is ontwikkeld. Dat is het gevolg van de ontwerpkeuze om de poten zo licht mogelijk uit te voeren. De voornaamste uitdaging voor het team is dan ook om verschillende ontwerpkeuzes tegen elkaar af te wegen en op ieder domein een optimum te vinden.
Als eerste is het team van plan om de prestaties van LEO te verbeteren door een stijver pootontwerp te creëren dat in staat is om meer van het gewicht van de robot te dragen en de stuwkracht van de propellers te vergroten. Bovendien hopen ze LEO autonomer te maken, zodat de robot kan begrijpen hoeveel van zijn gewicht wordt ondersteund door benen en hoeveel door propellers moet worden ondersteund bij het lopen op oneffen terrein.
Toepassingen
Het idee is dat een robotdrone zoals LEO uiteindelijk ingezet kan worden om inspecties op lastig te bereiken locaties te laten uitvoeren. Ook zou LEO kunnen assisteren tijdens calamiteiten zoals natuurrampen. In de verre toekomst zou een lopende drone wellicht ingezet kunnen worden om manen en planeten te verkennen, te beginnen met Mars.
(bron: Caltech)
