Un team di ricerca italiano guidato da Daniele Pucci, in collaborazione con il gruppo di Alex Zanotti del Laboratorio di Aerodinamica DAER del Politecnico di Milano e con il gruppo di Gianluca Iaccarino della Stanford University ha compiuto un passo avanti pionieristico nella robotica, testando con successo il primo robot umanoide volante a reazione al mondo. La macchina, denominata iRonCub3, si è sollevata di circa mezzo metro da terra durante un test controllato, mantenendo la completa stabilità di volo. I risultati sono stati presentati sulla rivista Nature Communications Engineering, segnando un passo significativo verso futuri sistemi umanoidi in grado di volare in condizioni reali.
Sviluppato nell'arco di due anni dall'Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) di Genova, il progetto mirava a progettare un robot umanoide in grado di operare in ambienti che richiedono sia la deambulazione che la mobilità aerea. Il prototipo iRonCub3 è stato progettato con particolare attenzione alla dinamica di volo precisa, resa possibile grazie a un'intensa modellazione aerodinamica e all'integrazione di sistemi di controllo ad alte prestazioni. I ricercatori hanno sottolineato che questo risultato rappresenta un passaggio cruciale dalla robotica umanoide convenzionale a macchine in grado di adattarsi dinamicamente all'ambiente.
Integrazione delle funzionalità di volo e umanoide
Per sviluppare iRonCub3, gli ingegneri del Laboratorio di Intelligenza Artificiale e Meccanica dell'IIT hanno collaborato con esperti di aerodinamica e apprendimento automatico. Contributi chiave sono arrivati dal Politecnico di Milano, dove sono stati condotti test aerodinamici in gallerie del vento specializzate, e dalla Stanford University, dove sono stati sviluppati modelli di deep learning per simulare e perfezionare il comportamento del flusso d'aria del robot in tempo reale. Questi sforzi congiunti hanno permesso al robot di raggiungere un hovering controllato e una manovrabilità ottimale grazie a controlli di volo avanzati e alla reazione in tempo reale ai cambiamenti atmosferici.
Il robot iRonCub3 si basa sull'ultima versione della piattaforma umanoide iCub, denominata iCub3. La nuova versione presenta sostanziali aggiornamenti strutturali, tra cui una spina dorsale rinforzata in titanio e una schermatura termica per resistere a condizioni estreme. Le sue quattro turbine a getto, due sui bracci e due su un'unità jetpack, sono in grado di generare la spinta necessaria per il sollevamento verticale e la stabilizzazione aerea. Le emissioni delle turbine raggiungono temperature prossime ai 700 gradi Celsius e la velocità di scarico si avvicina a quella del suono, ponendo sfide significative sia in termini di sicurezza che di controllo di precisione.
Con un peso totale di circa 70 chilogrammi, iRonCub3 è progettato non solo per decollare e atterrare verticalmente, ma anche per resistere a perturbazioni esterne come il vento, mantenendo l'orientamento di volo. I ricercatori hanno evidenziato la complessità del controllo sia dei lenti movimenti delle articolazioni meccaniche del robot sia delle rapide regolazioni necessarie per il volo a reazione, un equilibrio che ha richiesto una progettazione precisa e test approfonditi. L'obiettivo principale dell'iniziativa iRonCub3 è creare macchine autonome in grado di operare in ambienti pericolosi o non strutturati, dove i robot tradizionali o gli esseri umani potrebbero non essere efficaci. I potenziali casi d'uso per i robot umanoidi volanti includono operazioni di ricerca e soccorso, valutazione di zone disastrate e manutenzione industriale in luoghi elevati o inaccessibili.