Dystopian dog - OfficinaTurini

Il desiderio di poter creare congegni ed in qualche maniera “esseri” meccatronici, penso faccia parte dei sogni di molti ingegneri, tecnici ed appassionati di elettronica e  che questo fosse un sogno fin dal passato remoto lo dimostrano molti bravi inventori che ci hanno provato e spesso realizzato modelli bellissimi con pochissime risorse tecnologiche a disposizione.

E per citarne solo alcuni:

Oggi è decisamente piú facile,  di risorse ne abbiamo molte, è infatti possibile creare modelli di macchine prima irrealizzabili per la disponibilitá di almeno tre tecnologie:

Le attuali batterie agli ioni di litio permettono di immagazzinare grandi quantitá di energia ma con un peso molto ridotto. Il loro continuo sviluppo cambierá radicalmente il nostro mondo.

Approfondimento:

Penso che il paradigma che maggiormente incarna tutto questo siano i droni, questo è un mezzo volante che è letteralmente attaccato alle sue eliche! Non ha nessuna aereodinamica,  come l’ effetto ala da poter sfruttare, è soltanto pura potenza. Se non avessimo quel tipo di batterie, processori potenti a basso consumo e sensori inerziali, sarebbe impossibile farli volare.

In questo progetto parliamo peró di una macchina diversa che recentemente si sta rapidamente diffondendo, ovvero il robot quadrupede.

È un modello che si puó muovere piú facilmente in un ambiente naturale soprattutto per la capacitá di superare gli ostacoli rispetto ad altri sistemi di locomozione e a mio parere è anche un modello affascinante.

Sono molti anni che dai laboratori e dalle universitá si rendono disponibili lavori di ricerca su modelli di quadrupedi sempre piú raffinati.  E come è naturale che sia, i campi di ricerca, con gli anni diventano prodotti. Il mercato offre infatti robot quadrupedi per il mondo amatoriale, industriale e per fini di ricerca.  Con prezzi che possono variare anche di tre ordini di grandezza!

Nel mio piccolo ho provato a crearne uno partendo da zero. Nella mia fantasia, dovrebbe essere qualcosa di simile ad un cane, senza offendere la razza canina, visto l’aspetto che ha!

Come è stato progettato? Inizialmente partendo da quello che avevo in laboratorio!

Niente studi di cinematica e dinamica, dimensioni ottimizzate in base alle parti che avevo … è cosí che ho messo su una prima versione …. Ma sono bastate le prime disastrose prove per avere conferma che i conti progettuali andavano fatti e che occorreva acquistare materiale piú idoneo! Il primo fallimento è servito comunque a capire come e cosa ….

Va comunque sottolineato che la progettazione amatoriale è comunque MOLTO vincolata dal tipo di motore utilizzato, questo è tipicamente un servomotore di quelli utilizzati nel modellismo, in quanto leggero e potente. Dover costruire un sistema piú performante, esempio idraulico, è impresa veramente ardua ….

Inoltre sarebbe veramente auspicabile disporre di un simulatore, dove data la geometria del modello il peso e la sua distribuzione e le coppie dei motori, si possa almeno avere una approssimazione della realtá  … ma non ho idea se ne esista uno e se sia disponibile.

Comunque con un mix di empirismo, matematica e fisica è stato trovato un equilibrio fino a far funzionare Dino, il quadrupede, in maniera sufficiente … ed in continua evoluzione.

Questo viene azionato da 14 servo motori (2 per la testa e 12 per le gambe), dispone di telecamera, sensori di distanza ed un sistema multimediale. Il desiderio era quello di farlo muovere con precisione ed eleganza e allo stesso tempo disporre di funzioni tali da renderlo autonomo se richiesto, senza dimenticare il consumo che doveva essere basso altrimenti avrebbero reso poco fruibile il modello.

Le problematiche affrontate per il suo funzionamento sono state veramente molte, spesso mi hanno costretto a radicali modifiche meccaniche e sconvolto piú volte  la sua programmazione.

A mio giudizio è difficile costruire un quadrupede partendo da zero, specialmente se non si ha una specifica esperienza.

In questo caso stiamo parlando di un modello che pesa 2.5Kg ed ha dimensioni  di circa 300x300x450mm fuori tutto, piccolo …… ma pur sempre ostico a farsi controllare come desiderato.

È stato realizzato interamente in alluminio per la facilitá con cui si lo puó lavorare, per la sua resistenza ed il basso peso.

In rete è possibili trovare decine di tesi di laurea ed articoli scientifici al riguardo di robot quadrupedi. Questi documenti riportano anche una completa modellazione matematica per la gestione dei movimenti,  l’equilibrio e l’andatura,  che non staró qui a ripetere ma che vi consiglio di leggere e studiare prima di affrontare questa avventura.

In questo articolo voglio riportare soltanto l’esperienza fatta, le difficoltá incontrate e se possibile fornire suggerimenti.  Qualcosa di molto pratico insomma con dati,  programmi sorgenti, schemi, in modo da avere una base di sviluppo per nuove idee o semplicemente per tentarne la costruzione.

Cominciamo a dare una sbirciata al modello realizzato ….