Il robot “C-Turtle” stampato in 3D che impara il miglior modo di muoversi e forse sarà usato su Marte

Il robot “C-Turtle” stampato in 3D potrebbe continuare il suo cammino verso Marte

I ricercatori dell’Università dell’Arizona hanno stampato in 3D un robot modulare che simula il movimento di una tartaruga marina e utilizza l’apprendimento di rinforzo per scoprire la migliore strategia di movimento. I ricercatori dicono che il robot stampato in 3D “C-Turtle” potrebbe essere utilizzato su Marte.

Asciutto, polveroso e freddo: Marte non sembra la casa ideale per le tartarughe marine che amano l’acqua. Hanno il loro habitat negli oceani di tutto il mondo, e alcune specie di questi rettili adorabili possono crescere fino a tre metri di lunghezza, ma non li troverai mai in un deserto.

E ‘quindi piuttosto strano che un gruppo di ricercatori creda che le tartarughe marine possano essere la chiave del trasporto robotico su Marte.

Ma sono convinti di quello che fanno: utilizzando parti stampate 3D, del cartone e un  Raspberry Pi, una squadra dell’Università dell’Arizona ha creato un robot modulare che imita il movimento della tartaruga marina. Invece di nuotare attraverso l’acqua, il robot “C-Turtle” si sposta in un terreno asciutto e polveroso.

“L’obiettivo del progetto C-Turtle è quello di sviluppare robot a basso costo di carta e di lasciare che ogni robot adatti il suo movimento (scansione) mediante l’apprendimento di rinforzo”, spiegano i ricercatori. “Utilizzando il taglio laser e la laminazione come metodi di produzione, un robot completamente funzionale può essere costruito in meno di un giorno e dotato di una strategia di movimento ottimale per ogni robot e ambiente”.

Forse la parte più interessante del C-Turtle parzialmente stampato in 3D è la sua capacità di scoprire nuove strategie di locomozione. Piuttosto che seguire un modello di movimento pre-programmato, il robot è in grado di sperimentare diverse strategie di movimento per individuare ciò che funziona meglio sul terreno in cui è costretto a muoversi.

Questo potrebbe essere estremamente utile in luoghi dove i ricercatori non conoscono il terreno: ad esempio un pianeta extraterrestre.

“La strategia di locomozione per il C-Turtle usa un metodo di apprendimento di rinforzo sia nel laboratorio che in un ambiente deserto”, dicono i ricercatori. “Il metodo utilizzato, la ricerca dei criteri di gruppo, richiede solo poche esecuzioni per scoprire una strategia di movimento ottimizzata”.

Il robot stampato in 3D è in grado di individuare una strategia di movimento appropriata in un’ora, il che significa che potrebbe andare dritto a lavorare in un ambiente come Marte.

Sebbene la strategia di movimento della C-Turtle varii a seconda del terreno, il robot si muove sostanzialmente usando una coppia di “pinne” montate lateralmente, che sono fatte sia da un cartone che da un materiale stampato in 3D (per un terreno più ruvido) e che si muovono con due gradi di  libertà. La parte inferiore del robot è piatta, con un naso leggermente ribaltato, permettendo al robot di “nuotare” essenzialmente lungo una superficie solida e asciutta.

Uno sguardo più vicino alla C-Turtle rivela pochi paralleli evidenti con il suo omaggio al rettile, ma il robot è comunque un affascinante pezzo di ingegneria.

Il C-Turtle è costruito come un unico dispositivo laminato composto da cinque strati, con superfici superiori e inferiori in cartone fissati con un supporto adesivo. Un taglierina laser viene utilizzato per realizzare disegni e fori di montaggio, prima che gli strati di taglio siano montati su uno strato centrale non tagliato di lamiere di plastica sottile che funge da cerniera. L’intero dispositivo viene quindi tagliato dal laminato e legato con una t-shirt press.

Dopo la laminazione e l’incollaggio, il corpo viene piegato e assemblato con servomotori e pinne, che vengono tenute in posizione da rivetti di plastica estraibili. Le batterie e il Raspberry Pi a bordo vengono poi montati sul corpo utilizzando nastro isolante e rivetti.

I ricercatori del progetto hanno adottato ogni passo per assicurare che la costruzione di un C-Robot sia veloce ed efficiente. Ad esempio, la stampa 3D dei servomotori richiede circa un’ora, così come l’assemblaggio totale di altri componenti. Ciò significa che i due processi possono essere eseguiti contemporaneamente per rendere il tempo di produzione solo di un’ora.
Il team dell’Università dell’Arizona ha condotto esperimenti di apprendimento col C-Turtle in un laboratorio e nel deserto vicino Phoenix, Arizona. Nel laboratorio sono state condotte cinque sessioni di apprendimento indipendenti per quattro diversi design. Attraverso 10 “iterazioni di ricerca delle politiche” per ogni sessione, il test ha portato ad un totale di 1.050 esecuzioni di policy  per un periodo di 2-3 ore.

Questo processo è stato ripetuto nell’ambiente  desertico, usando un terreno naturale invece di semi di papavero che imitano la sabbia.

Anche se il robot C-Turtle potrebbe avere bisogno di ulteriori modifiche prima di essere considerato seriamente per l’uso su un altro pianeta, il robot offre uno sguardo affascinante su come le moderne tecniche di produzione come la produzione di additivi possono essere combinate con algoritmi intelligenti per produrre degli economici (il costo del robot è giusto di 70 dollari) e funzionale robot.

Si può trovare il documento di ricerca su C-Turtle, scritto da Kevin Sebastian Luck, Joseph Campbell, Michael Andrew Jansen, Daniel M. Aukes e Heni Ben Amor presso questo indirizzo https://arxiv.org/abs/1706.01977.

Il documento è stato presentato alla conferenza di Robotics: Science and Systems al MIT nel mese di luglio.

I file per il C-Turtle possono essere trovati a questo indirizzo https://drive.google.com/file/d/0BxntR7XVPIVqekR3Sjcyd1hkUm8/view

 

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