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I ricercatori dello Shenzhen Institute of Artificial Intelligence and Robotics for Society (AIRS), dell'Università cinese di Hong Kong a Shenzhen e del Stevens Institute of Technology hanno presentato il drone QuadBoat, ispirato ai ragni argentati. Questo veicolo senza pilota è progettato per salvare persone in acqua, sollevandole e trasportandole a riva o su una nave di soccorso.
I ricercatori dello Shenzhen Institute of Artificial Intelligence and Robotics for Society (AIRS), dell’Università cinese di Hong Kong (CUHK) a Shenzhen e dell’American Stevens Institute of Technology hanno presentato un veicolo di salvataggio senza pilota denominato QuadBoat.
Il suo design è ispirato all’Argyroneta aquatica capace di muoversi nell’acqua e catturare la preda.
I mezzi moderni per salvare le persone hanno come principio quello di farle rimanere a galla fino all’arrivo dei soccorritori. Funziona bene in acque calde, ma non è assolutamente adatto per salvare persone in acque fredde, quando una persona potrebbe semplicemente non essere nemmeno in grado di rimanere cosciente. Pertanto, la piattaforma QuadBoat si avvicina autonomamente alla vittima, la solleva fuori dall’acqua e la trasporta a riva o sulla nave di soccorso.
Il dispositivo è un quadrimarano, una nave su quattro galleggianti con una piattaforma centrale. I galleggianti svolgono anche il ruolo di “gambe” mobili, alle estremità delle quali sono installati motori con eliche. Ciascuna gamba ha quattro gradi di libertà e può estendersi, sollevarsi e ruotare il proprio galleggiante, modificando la larghezza e l’altezza dell’alzata sopra l’acqua. Pertanto, la larghezza del QuadBoat è regolabile da 1,188 a 1,85 m, l’altezza da 0,425 a 0,643 m. Il prototipo pesa 25 kg, raggiunge una velocità fino a 0,8 m/s, è progettato per un carico utile di 20 kg ed è in grado di funzionare per circa due ore.
Il controllo del drone è costruito secondo uno schema a cascata: un controller predittivo del modello (MPC) calcola il movimento del corpo e controller separati controllano la velocità e il movimento di ciascuna “gamba”. Il computer di bordo del drone è rappresentato da una piattaforma Raspberry Pi 4B con processore ARM Cortex-A72 con frequenza di 1,8 GHz e 2 GB di memoria, mentre i singoli elementi strutturali del bot – motori, eliche, giunti, ecc. – sono controllati dalle schede Arduino Nano. L’alimentazione è fornita da una batteria agli ioni di litio da 12 V con una capacità di 58.800 mAh. La telecamera riconosce il bersaglio e ne stima la posizione, mentre la comunicazione con il computer da riva avviene tramite una rete locale wireless.
I test sono stati effettuati in una piscina di 6×6 m e in acque libere. Cambiando la posizione delle gambe, il QuadBoat si è ristretto e ha attraversato un’apertura larga 1,1 m, ha abbassato il corpo per passare sotto un ostacolo e lo ha sollevato per superare un ostacolo basso. Quando si punta con una telecamera, l’errore di posizionamento medio era di 16-18 mm, ma gli esperimenti di salvataggio non hanno ancora dato i loro frutti: il robot è riuscito nel 70% a “salvare” i manichini in piscina e solo nel 50% delle volte in acque libere. Il tempo medio di completamento dell’attività ha raggiunto rispettivamente 116 e 132 secondi.
Nella sua forma attuale, il QuadBoat rimane un prototipo iniziale: la sua capacità di carico è insufficiente per un adulto e il vento, le onde e i riflessi della luce solare nell’acqua continuano a degradare notevolmente le prestazioni del suo sistema di guida. Gli scienziati hanno ancora del lavoro da fare.
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