روبوت ATMO الجديد من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا يمثل قفزة تقنية مذهلة في عالم الروبوتات، حيث يستطيع التحول في الهواء من طائرة بدون طيار إلى مركبة تتدحرج على الأرض بسلاسة تامة دون الحاجة للهبوط أولاً. الروبوت الذي يحمل اسم Aerially Transforming Morphobot أو اختصاراً ATMO، يزن 5.5 كيلوغرام ويبلغ ارتفاعه 16 سم وعرضه 65 سم في وضع الطيران، بينما يصبح ارتفاعه 33 سم وعرضه 30 سم في وضع القيادة الأرضية.
التصميم المبتكر لروبوت ATMO يعتمد على أربعة دوافع للطيران، لكن الأغطية الواقية لهذه الدوافع تتحول إلى عجلات في وضع القيادة الأرضية. النظام بأكمله يعتمد على محرك واحد فقط للتحكم في مفصل مركزي يرفع دوافع ATMO إلى وضع الطائرة بدون طيار أو ينزلها إلى وضع القيادة، مما يقلل عدد المحركات من 12 إلى واحد مقارنة بالنموذج السابق M4.
الفريق البحثي بقيادة الطالب الخريج يوانيس مندراليس استوحى التصميم من الطبيعة، خاصة من طريقة تغيير الطيور لشكل أجسامها أثناء الطيران للإبطاء وتجنب العوائق. هذا التحول الجوي يحل مشكلة كبيرة واجهت الروبوتات المختلطة السابقة، والتي كانت تحتاج للهبوط أولاً قبل التحول، مما يجعلها عرضة للعلق في التضاريس الوعرة.
خوارزمية التحكم المعقدة في ATMO تستطيع التعامل مع التغيرات الديناميكية المعقدة التي تحدث أثناء التحول، حيث تتغير خصائص الطيران بمجرد بدء تغيير زاوية المراوح وانعكاس الهواء المدفوع من الأرض. النظام يستخدم تقنية model predictive controller مع دالة هدف تكيفية لضمان الاستقرار أثناء عملية التحول الجوي.
في وضع القيادة الأرضية، يستخدم ATMO نظام حزام وبكرة على كل جانب يتم تشغيله بواسطة محركات القيادة، مما يمكن من التوجيه التفاضلي. الروبوت مجهز بـحاسوب محمول يشغل نظام تحكم مخصص، بالإضافة إلى أجهزة استشعار لتقدير الحالة والدمج، مع استخدام برنامج ROS2 للتواصل.
التطبيقات المحتملة لروبوت ATMO واسعة جداً، من عمليات البحث والإنقاذ في المناطق المنكوبة حيث يمكنه الطيران فوق الأنقاض ثم التدحرج عبر المساحات الضيقة، إلى الاستكشاف البيئي في المناطق النائية حيث الغطاء النباتي الكثيف يعيق الملاحة الجوية. كما يمكن استخدامه في أنظمة التوصيل التجارية والمستكشفات الروبوتية، خاصة في البعثات الفضائية حيث يمكنه الطيران فوق الحفر المريخية ثم التدحرج عبر السهول الصخرية.
الفريق البحثي استخدم تقنيات متقدمة مثل اختبار خلية الحمولة وتجارب التصور باستخدام الدخان والليزر لفهم الآليات الديناميكية الهوائية المعقدة المشاركة في التشوه. هذا البحث المنشور في مجلة Communications Engineering يفتح آفاقاً جديدة في مجال الروبوتات المتعددة الوسائط ويمهد الطريق لجيل جديد من الآلات المستقلة القادرة على التكيف مع البيئات المعقدة.
