In un laboratorio di Genova, un robot umanoide ha staccato i piedi da terra grazie a quattro jet di propulsione (micro-turbine a getto). Il suo nome è iRonCub3, e la sua impresa rappresenta una svolta storica nella robotica mondiale. Per la prima volta, un androide progettato per ambienti reali è riuscito a volare mantenendo stabilità e controllo. A realizzare l’impresa è stato il team dell’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT), insieme a collaboratori del Politecnico di Milano e della Stanford University.
Con iRonCub3 l’IIT dimostra che un robot umanoide può volare
Il robot ha sollevato il proprio corpo da terra di circa mezzo metro, mantenendo una postura stabile e controllata. Può sembrare poco, ma si tratta di un punto di svolta ingegneristico: a differenza dei droni, iRonCub3 ha una struttura complessa, umanoide, con arti mobili e un baricentro instabile. Il suo corpo, ispirato al robot iCub3, è stato completamente ridisegnato per integrare quattro motori jet, due sulle braccia e due su uno zaino posteriore.
Il peso totale è di circa 70 kg, ma la potenza combinata delle turbine genera una spinta superiore ai 1000 newton, permettendo al robot non solo di alzarsi in volo, ma anche di gestire disturbi ambientali e turbolenze. Tutto questo in condizioni operative che sfiorano gli 800 gradi Celsius di temperatura dei gas di scarico.
L’impresa è il risultato di due anni di lavoro multidisciplinare. Il cuore del progetto è nel laboratorio AMI (Artificial and Mechanical Intelligence) dell’IIT, diretto da Daniele Pucci, che racconta:
“Questa ricerca è radicalmente diversa dalla robotica umanoide tradizionale e ci ha costretto a fare un notevole salto in avanti rispetto allo stato dell’arte. Qui, la termodinamica gioca un ruolo fondamentale: i gas di emissione delle turbine raggiungono una temperatura di 700°C e fluiscono quasi alla velocità del suono. L’aerodinamica deve essere valutata in tempo reale, mentre i sistemi di controllo devono gestire sia attuatori a giunto lento che turbine a getto veloci. Testare questi robot è tanto affascinante quanto pericoloso e non c’è spazio per l’improvvisazione.”
Le difficoltà sono aumentate dal fatto che ogni movimento degli arti del robot modifica il flusso dell’aria, rendendo la stabilità un obiettivo complesso da raggiungere. Per questo motivo, il team ha dovuto sviluppare modelli di controllo sofisticati, capaci di prevedere e compensare in tempo reale le variazioni aerodinamiche.
I limiti dei droni, le possibilità di un umanoide
Mentre i droni classici sfruttano geometrie simmetriche e controlli semplificati, un umanoide volante come iRonCub3 presenta una sfida completamente diversa. Il robot ha un corpo lungo, masse distribuite e un baricentro in movimento: elementi che rendono instabile la piattaforma, e richiedono modelli matematici più sofisticati.
I ricercatori hanno eseguito test in galleria del vento, simulazioni numeriche ad alta precisione (CFD), e hanno impiegato reti neurali addestrate su dati sia simulati sia reali. Come spiega Antonello Paolino, primo autore dello studio pubblicato su Nature Communications Engineering:
“I nostri modelli includono reti neurali addestrate su dati simulati e sperimentali e sono integrati nell’architettura di controllo del robot per garantire un volo stabile”.
Il design di iRonCub3 non è solo innovativo, è radicalmente nuovo. Il robot è stato rinforzato con una colonna vertebrale in titanio, ha ricevuto rivestimenti termici per resistere al calore dei motori a getto e monta sensori avanzati per la gestione del volo. L’intero progetto è frutto di un processo di co-design: ingegneria e intelligenza artificiale hanno lavorato insieme per trovare le soluzioni migliori in termini di assetto, dissipazione del calore e manovrabilità.
In particolare, è stato fondamentale ottimizzare il posizionamento delle turbine, per assicurare equilibrio e controllo anche durante manovre complesse come l’accensione sequenziale dei motori o la variazione della geometria del corpo.
Prossime tappe: l’aeroporto di Genova apre una nuova pista alla sperimentazione
I primi test sono stati condotti all’interno di un piccolo spazio allestito all’IIT, ma il progetto si appresta ora a entrare in una fase più avanzata. Nei prossimi mesi, i test sperimentali continueranno in un’area dedicata dell’Aeroporto di Genova, realizzata in collaborazione con lo scalo ligure. L’obiettivo è testare iRonCub3 in condizioni più complesse, con maggiore autonomia di volo e simulazioni di scenari applicativi.
Tra le possibili applicazioni di questi umanoidi volanti si immaginano missioni in zone colpite da disastri, esplorazioni in ambienti inaccessibili o pericolosi, e interventi in scenari critici dove la combinazione tra locomozione terrestre e volo può fare la differenza.
