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Da quando il termine “robotica morbida” è stato adottato nel 2008, gli ingegneri del settore hanno costruito diverse rappresentazioni di macchine flessibili utili nell’esplorazione, nella locomozione, nella riabilitazione e persino nello spazio. Una fonte di ispirazione: il modo in cui gli animali si muovono in natura. Un team di ricercatori del MIT ha fatto un ulteriore passo avanti, sviluppando SoftZoo, una piattaforma bio-ispirata che consente agli ingegneri di studiare la co-progettazione di robot morbidi. Il framework ottimizza gli algoritmi che consistono nella progettazione, che determina come apparirà il robot; e controllo, ovvero il sistema che consente il movimento robotico, migliorando il modo in cui gli utenti generano automaticamente contorni per potenziali macchine. Facendo una passeggiata nella natura selvaggia, la piattaforma presenta modelli 3D di animali come panda, pesci, squali e bruchi come progetti in grado di simulare attività di robotica morbida come la locomozione, la svolta agile e il seguire il percorso in diversi ambienti. Che si tratti di neve, deserto, argilla o acqua, la piattaforma dimostra i compromessi prestazionali di vari progetti su diversi terreni.

"La nostra struttura può aiutare gli utenti a trovare la migliore configurazione per la forma di un robot, consentendo loro di progettare algoritmi di robotica morbida in grado di fare molte cose diverse", afferma Tsun-Hsuan Wang, studente di dottorato del MIT, affiliato al Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory ( CSAIL) che è uno dei ricercatori principali del progetto. "In sostanza, ci aiuta a comprendere le migliori strategie con cui i robot interagiscono con i loro ambienti."

SoftZoo è più completo di piattaforme simili, che già simulano progettazione e controllo, perché modella il movimento che reagisce alle caratteristiche fisiche dei vari biomi. La versatilità del framework deriva da un motore multifisico differenziabile, che consente la simulazione di diversi aspetti di un sistema fisico allo stesso tempo, come un cucciolo di foca che gira sul ghiaccio o un bruco che avanza lentamente attraverso un ambiente paludoso. La differenziabilità del motore ottimizza la co-progettazione riducendo il numero delle simulazioni, spesso costose, necessarie per risolvere problemi di controllo computazionale e di progettazione. Di conseguenza, gli utenti possono progettare e spostare robot morbidi con algoritmi più sofisticati e specifici.

La capacità del sistema di simulare interazioni con terreni diversi illustra l'importanza della morfologia, una branca della biologia che studia le forme, le dimensioni e le forme dei diversi organismi. A seconda dell’ambiente, alcune strutture biologiche sono più ottimali di altre, proprio come confrontare progetti di macchine che completano compiti simili.

Questi contorni biologici possono ispirare una vita artificiale più specializzata e specifica del terreno. "La geometria dolcemente ondulata di una medusa le consente di viaggiare in modo efficiente attraverso grandi specchi d'acqua, ispirando i ricercatori a sviluppare nuove razze di robot morbidi e aprendo possibilità illimitate di ciò di cui possono essere capaci le creature artificiali coltivate interamente in silico", afferma Wang. "Inoltre, le libellule possono eseguire manovre molto agili che altre creature volanti non possono completare perché hanno strutture speciali sulle loro ali che cambiano il loro centro di massa quando volano. La nostra piattaforma ottimizza la locomozione nello stesso modo in cui una libellula è naturalmente più abile nel lavorare attraverso i suoi movimenti. dintorni."

In precedenza i robot avevano difficoltà a spostarsi in ambienti disordinati perché i loro corpi non erano conformi all’ambiente circostante. Con SoftZoo, tuttavia, i progettisti hanno potuto sviluppare simultaneamente il cervello e il corpo del robot, co-ottimizzando sia le macchine terrestri che quelle acquatiche per renderle più consapevoli e specializzate. Con una maggiore intelligenza comportamentale e morfologica, i robot sarebbero quindi più utili nel completare missioni di salvataggio e condurre esplorazioni. Se una persona scomparisse durante un’alluvione, ad esempio, il robot potrebbe potenzialmente attraversare le acque in modo più efficiente perché è stato ottimizzato utilizzando i metodi dimostrati nella piattaforma SotftZoo.