I Robogami del MIT che permette di progettare robot personalizzati stampati in 3D da componenti standard, che si piegano in pochi minuti
La tecnologia di stampa 3D rende il mondo della robotica sempre più accessibile, grazie alla sua flessibilità e ai tempi sempre più rapidi di produzione. La fase iniziale di progettazione, tuttavia, è ancora qualcosa che può essere una sfida complessa per le persone che non hanno delle competenze specifiche. Un gruppo di ricercatori del MIT sta tentando di semplificare l’intero processo, sperando di permettere alle persone senza skill specifico di stampare in 3D il proprio robot da zero in un tempo relativamente breve. Il loro sistema è basato su un modello che ha una storia significativamente più lunga della stampa 3D – l’antica arte giapponese degli origami.
Il sistema, progettato dai ricercatori del laboratorio di informatica e di intelligenza artificiale (CSAIL) del MIT, si chiama ” Robogami interattivo ”. Il suo utilizzo degli origami è inteso per consentire un processo di progettazione più semplice e intuitivo di quello offerto da molti attuali strumenti di progettazione virtuale e il tradizionale metodo di piegatura della carta viene effettivamente messo in pratica come ultima fase di costruzione. Il disegno per il robot è stampato in 3D come facce piatte 2D, collegate da giunzioni in modo che possano poi essere ripiegate per assemblare la forma finale 3D del robot.
Il sistema è stato descritto in un documento pubblicato nel nuovo numero dell’International Journal of Robotics Research . Il progetto di ricerca è stato co-guidato dal dottorato di laurea Cynthia Sung accanto ai professori del MIT Wojciech Matusik e Daniela Rus. Altri co-autori includono il dottorando Andrew Spielberg, ex maestro studentesco Wei Zhao, ex diplomato Robin Cheng e il professore di Columbia University Eitan Grinspun. (Sung è ora un assistente di professione presso l’Università di Pennsylvania.)
“La stampa 3D consente di stampare strutture complesse e rigide, mentre la creazione 2D offre strutture leggere e robuste che possono essere prodotte rapidamente”, spiega Sung. “Con i modelli a 2D di stampa 3D, possiamo sfruttare questi vantaggi per sviluppare disegni forti e complessi con materiali leggeri”.
Una caratteristica fondamentale del sistema è che consente ai progettisti di determinare sia il movimento del robot (“gait”) che la forma (“geometry”), due aspetti spesso separati in altri sistemi di progettazione. Il sistema “Interactive Robogami” consente all’utente di progettare un robot in pochi minuti, mentre il processo di stampa 3D può richiedere fino a 4 ore. L’utilizzo di simulazioni del software e il feedback interattivo con gli algoritmi indica che gli utenti non devono preoccuparsi delle complicate caratteristiche meccaniche del robot. Può analizzare fattori come la velocità e la stabilità per fornire suggerimenti durante il processo di progettazione, e questo garantisce che il robot effettivamente funzionerà.
Ciò consente all’utente di concentrarsi sul design complessivo a livello concettuale. Possono scegliere tra una libreria di oltre 50 diversi corpi, ruote, gambe e “periferiche”, nonché una selezione di diverse tappe (“gaits”). Le prove iniziali del sistema ” Interactive Robogami ” hanno coinvolto otto soggetti che con venti minuti di allenamento sono stati invitati a svolgere due attività. Un’operazione ha coinvolto la creazione di un design autonomo mobile e stabile in soli dieci minuti. In un secondo compito, gli utenti hanno ricevuto un disegno di un robot e hanno chiesto loro di creare una traiettoria per far muovere il robot attraverso un percorso ad ostacoli nel minor tempo possibile.
Un totale di sei robot sono stati fabbricati in prova, ognuno dei quali ha richiesto 10-15 minuti per la progettazione, dalle 3 alle 7 ore per la stampa e dai 30 ai 90 minuti per l’assemblaggio. Il team ha scoperto che il loro metodo di stampa 3D riduce il tempo di stampa del 73% e la quantità di materiale utilizzata del 70%. È stata raggiunta un’ampia gamma di movimenti diversi.
La versione attuale di ” Interactive Robogami ” è principalmente focalizzata sui disegni che possono camminare, ma la squadra spera che in futuro possa essere utilizzata per i robot che possono muoversi in maniera diversa. “Questi strumenti consentono nuovi approcci per insegnare il pensiero e la creazione “, dice Rus. “Gli studenti non solo possono imparare codificando e creando i propri robot ma creando idee concettuali su ciò che i loro robot possono effettivamente fare”.
