LEONARDO (sau LEO) este și robot biped și dronă aeriană, are picioare multi-articulare pentru mers pe sol și propulsoare cu elice pentru zbor

De foarte multe ori, cercetătorii și studenții Instutului Tehnologic din California (Caltech, California Institute of Technology) din Pasadena folosesc pentru un nou studiu sau o pentru o invenție nouă, în special din domeniul roboților și al dronelor, expresia „Ne-am inspirat din natură”. Aceleași cuvinte le-a spus Soon-Jo Chung într-un comunicat despre lucrarea în care sunt descrise complet rezultatele cercetărilor privind robotul biped care merge pe sol, se poate deplasa pe skateboard, poate face salturi și chiar poate zbura. Studiul a fost publicat recent, pe 6 octombrie, pe website-ul revistei Science Robotics. Mai jos, pe parcursul acestui articol, unele dintre citate sunt preluate de pe site-ul science.org, iar imaginile video sunt extrase din clipurile de prezentare postate de Caltech și de SciNews pe site-ul youtube.com. Printre coautori, împreună cu Soon-Jo Chung, se află cercetătoarea de origine română Elena Sorina Lupu, care lucrează în Departamentul Aerospațial al Caltech, numit prescurtat GALCIT (Graduate Aerospace Laboratories of California Institute of Technology). Aici, face cercetări în domeniul ingineriei aeronautice (researchegate.net). Elena Sorina Lupu este absolventă a Facultății de Electronică, Telecomunicații și Tehnologia Informației din UPB (Universitatea „Politehnica” din București), promoția 2015, iar doi ani mai târziu, în 2017, a absolvit programul de masterat Robotics and Automation Systems – Space Technology din cadrul universității publice din Lausanne EPFL (École Polytechnique Fédérale de Lausanne), după cum este prezentată pe site-ul alumni.upb.ro. UPB Alumni Community este „o platformă de socializare cu circuit închis concepută pentru a ajuta foștii colegi de facultate să se reconecteze între ei” (alumni.upb.ro). Proiectul studiului celor cinci cercetători a demarat în vara anului 2019 printr-un program al Caltech, lansat încă din 1979, numit Programul de Vară pentru Studii de Licență (SURF, Summer Undergraduate Research Fellowship).

Rezultatul este un dispozitiv inedit, este în același timp un robot biped care merge pe jos și o dronă aeriană care se ridică de la sol pentru intervale scurte de timp ca să sară peste obstacole. A fost „botezat” LEONARDO, prescurtare pentru LEgs ONboARD drOne sau mai pe scurt LEO. Echipa de cercetători, care s-a reunit în cadrul Centrului pentru Sisteme și Tehnologii Autonome (CAST, Center for Autonomous Systems and Technologies), a construit „un robot biped care combină mersul cu zborul pentru a crea un nou tip de locomoție, făcându-l excepțional de agil și capabil de mișcări complexe”, a creat „primul robot care folosește picioare multi-articulare și propulsoare pe bază de elice pentru a obține un nivel de control fin asupra echilibrului” (caltech.edu/about/news/). În lucrarea publicată pe science.org scrie, „cu designul actual, LEO poate depăși un teren accidentat zburând peste el”. În funcție de tipul de obstacole peste care trebuie să treacă, LEONARDO poate alege între mersul pe jos, deplasându-se pe picioare, și zbor, folosind propulsoarele de la cele două brațe superioare, sau poate combina cele două modalități dacă necesar, a declarat Patrick Spieler, coautor al studiului. Într-un articol de pe site-ul futurism.com LEO este numit „îngrozitorul biped” pentru că practic este compus din două părți, „jumătatea inferioară a unui robot umanoid legată de o dronă zburătoare”.

Soon-Jo Chung a declarat că echipa lui a vrut să înțeleagă, să învețe și să imite „comportamentul complex, dar fascinant”, al păsărilor, care „se mișcă atât prin mers cât și în zbor”. LEO este un sistem robotic cu modalități multiple de deplasare, îmbină două regimuri diferite de locomoție, de zbor și de mers, apelând la controlul sincronizat al propulsoarelor electrice și al articulațiilor de la ambele picioare. Prin combinarea a două mecanisme de locomoție distincte, execută manevre complexe, care necesită o echilibristică foarte delicată, cum ar fi mersul pe skateboard, un mod de deplasare „provocator” pentru roboții bipezi existenți (futurism.com). Pe același site se mai arată că provocarea majoră pentru echipă a fost „să conserve suficientă energie pentru a permite robotului să zboare, dar și să acopere în mers, pe teren, o anumită distanță”. Când se deplasează, o persoană își reglează orientarea picioarelor pentru ca centrul de greutate să avanseze păstrând echilibrul corpului. LEO se asigură că este în poziție verticală în timp ce merge folosind elicele, iar dispozitivele care acționează articulațiile schimbă poziția picioarelor pentru a deplasa înainte centrul robotului. Prin intermediul unui controler, picioarele și propulsoarele sunt sincronizate. Referindu-se la LEO și la slacklining (mersul, alergatul sau balansul pe o coardă elastică tensionată) sau la un băț care îl împinge, Elena Sorina Lupu, membru al echipei Caltech și coautor al experimentului, spune că, datorită forței elicelor, astfel de forțe exterioare nu pot răsturna robotul biped. Când zboară, LEONARDO folosește doar elicele, asemenea dronelor multicopter. Pe site-ul futurism.com mai scrie și că grupul de cercetători de la Caltech speră să reducă greutatea robotului și să crească forța elicelor pentru a-i permite să acopere și mai mult teren. Scopul echipei nu a fost să vină cu o invenție pentru comercializare, ci să testeze modalități noi de locomoție pentru roboți și să-i facă  „să participe la lucrări periculoase sau să exploreze locuri greu accesibile” (futurism.com). Echipa merge mai departe și sugerează că invenția ar putea transporta echipamente pe suprafața altor lumi, inclusiv pe Marte sau pe Titan, cea mai mare lună a planetei Saturn și al doilea satelit natural, ca mărime, din sistemul solar.