I versatili cani robot dell’aeronautica militare statunitense

Il 325° squadrone delle forze di sicurezza di stanza nella base aerea di Tyndall in Florida è la prima unità all’interno del Dipartimento della Difesa ad utilizzare quadrupedi robot per le operazioni militari. Questi “quadrupedi robot” sono veicoli terrestri semiautonomi quadrupedi senza pilota, o Q-UGV, prodotti da Ghost Robotics, comunemente chiamati “cani robot”, e hanno fatto apparizioni nelle esercitazioni USAF per tutto il 2020.
Questi robot sembrano provenire direttamente dalla fantascienza, ma il loro utilizzo è abbastanza chiaro. Questi cani meccanici possono essere utili in molti modi e l’esercito americano li ha testati per cercare di capire come utilizzarli al meglio.
In un comunicato stampa dell’USAF del mese scorso dove si annunciava l’acquisizione da parte di Tyndall dei Q-UGV Ghost Robotics, il maggiore dell’Air Force Jordan Criss, comandante del 325° squadrone delle forze di sicurezza, ha affermato che i cani robot pattuglieranno un percorso predeterminato e saranno monitorati da un sottufficiale. “Questi cani saranno una serie extra di occhi e orecchie per il calcolo di grandi quantità di dati in posizioni strategiche in tutta la base dell’aeronautica di Tyndall”, ha chiarito Criss che ha agginto: “Saranno un enorme miglioramento per i nostri difensori e consentiranno flessibilità nel distacco e nella risposta del nostro personale”.
Criss ha inoltre detto che i cani robot saranno in grado di pattugliare aree che “non sono desiderabili per esseri umani e veicoli” e potrebbero persino essere azionati attraverso la realtà virtuale. “Saremo in grado di vedere esattamente ciò che il cane robot sta rilevando attraverso la sua telecamera mobile e la piattaforma del sensore [e] se lo si desidera, saremo anche in grado di impartire comandi verbali a una o più persone attraverso una radio collegata ai cani”.
L’ambiente costiero spesso umido e paludoso di Tyndall non fermerà i robot della Ghost Robotics in quanto presentano un grado di protezione IP68, il che significa che possono essere immersi in acqua fino a una profondità massima di 1,5 metri.
Oltre a pattugliare le paludi intorno a Tyndall, i Q-UGV di Ghost Robotics possono ricoprire  un’ampia gamma di ruoli sia dentro che fuori dal campo di battaglia. L’amministratore delegato di Ghost Robotics, Jiren Parikh, afferma che i loro robot sono incredibilmente versatili, grazie all’approccio essenziale e ispirato alla natura che l’azienda spesso utilizza.
Gli ingegneri dell’azienda hanno esaminato altri robot quadrupedi e hanno pensato che fossero ampiamente migliorabili. Ghost Robotics ha cercato di imitare i cani o altri piccoli mammiferi consentendo al robot di “sentire” il terreno sotto i piedi piuttosto che affidarsi ai soli sensori. “Vogliamo che i nostri robot percepiscano l’ambiente, lo trasferiscano attraverso i motori nella nostra piattaforma di computer e si adattino rapidamente”, afferma Parikh.
Parikh afferma che i loro robot “in realtà, percepiscono le forze minime che vengono generate attraverso i cambiamenti attuali nei motori”. Questo feedback attivo fa in modo che, indipendentemente dall’ambiente, i robot saranno in grado di rispondere intuitivamente a ciò che li circonda, come spiega il CEO e fondatore di Ghost Robotics:
Quando i nostri robot si muovono, la forza da utilizzare viene calcolata con 2.000 calcoli al secondo per gamba. Lo stiamo adattando per renderlo simile a un mammifero. Il nostro robot, quando sale le scale o cammina o corre, ha tutti i sensori disattivati. Si muove in base alle sensazioni. È completamente cieco. Il motivo per cui lo facciamo così è perché se un soldato o una compagnia mineraria, chiunque usi il nostro robot, avrà un risultato soddisfacente il 99,99% delle volte.
È come ogni altra macchina, ogni motocicletta, macchina: la trasmissione deve avere una certa riduzione di marcia. Nel momento in cui si inserisce la riduzione del cambio, l’unico modo in cui il robot può “sentire” il terreno è attraverso la visione o inserendo sensori nelle “dita dei piedi”. Il fatto è che quei sensori non sono abbastanza veloci … Questi quadrupedi hanno solo tre motori per gamba, dodici motori in tutto. Come fai a spostarli elegantemente su un terreno non strutturato quando sai che i sensori di forza falliranno, perché non sono perfetti? La visione non sempre funziona. Cosa fai in uno strato di neve o d’erba?
Questo non vuol dire che i robot di Ghost Robotics non abbiano altri sensori. L’approccio piuttosto semplice e ridotto del design significa che molti sensori possono essere aggiunti al telaio quando necessari, anche sensori per facilitare il movimento e la consapevolezza dell’ambiente.
Tuttavia, se o quando quei sensori si guastano, il semplice “cervello artificiale” del robot prende il sopravvento. “Se fallisce, se i sensori si attivano, se non sente l’ambiente o se scivola sul ghiaccio o sulle scale, proprio come un mammifero, si adatterà e rimarrà stabile“, dice Parikh. “E, se cade, si solleverà e, una volta trovato l’equilibrio, andrà avanti. Questa è la premessa del design del nostro robot che è completamente diverso da un Boston Dynamics o da qualsiasi altro robot là fuori. L’abbiamo reso più simile alla natura“.
I robot di Ghost Robotics sono controllati algoritmicamente da un microprocessore da un watt che gestisce l’intera macchina. L’intero robot funziona con soli dieci watt di potenza, rispetto a un robot Boston Dynamics, i cui processori consumano quasi 140 watt. Ciò significa che i Q-UGV di Ghost Robotics sono progettati per funzionare molto più a lungo dei robot della concorrenza.
Parikh dice che i loro cani robot possono percorrere fino a dieci chilometri con una singola carica. I robot sono attualmente alimentati da batterie agli ioni di litio, ma Ghost Robotics sta cercando di utilizzare la tecnologia delle celle a combustibile per applicazioni future. La società prevede anche di costruire “cucce” in cui i cani robot possano entrare e ricaricarsi in modalità wireless.
Parikh sostiene che la sua azienda ha persino considerato casi d’uso in cui uno dei clienti del governo potrebbe desiderare che un robot cammini sul fondo di un lago o di un altro piccolo specchio d’acqua. “Potremmo potenzialmente usarlo per fermarsi sul fondo, magari spostarlo, forse far saltare in aria qualcosa, o percepire qualcosa sul letto di un fiume o sulla costa. Il robot può riempire alcune vesciche e ottenere un galleggiamento negativo, neutro o positivo. La durata della batteria è una questione chiave. Alla fine, gli daremo andatura e movimento adeguati in modo che possa nuotare“, ha dichiarato Parikh alla rivista The War Zone. “Abbiamo depositato alcuni brevetti“.
Come abbiamo visto in precedenti test presso la Nellis Air Force Base e Tyndall, i Q-UGV di Ghost Robotics sono stati osservati dall’USAF e da altri partner militari statunitensi per l’uso nella sicurezza perimetrale autonoma e continuativa. Ci sono molte situazioni in cui le piattaforme di terra sono più adatte a queste attività rispetto ai droni, ma anche l’accoppiamento di questi Q-UGV con gli UAV può creare un’architettura di sicurezza perimetrale stratificata, cooperativa e più ridondante.
Si può immaginare uno scenario in cui piattaforme senza pilota, sia aeree che terrestri, possono lavorare insieme per rilevare anomalie lungo un confine e indagare su tali problemi. Ciò aumenterebbe drasticamente l’area di copertura delle pattuglie, rafforzerebbe la qualità delle informazioni su potenziali problemi, manterrebbe potenzialmente gli operatori umani fuori pericolo e fornirebbe una maggiore consapevolezza della situazione al personale di sicurezza una volta avvisato di eventuali violazioni o anomalie.
Entro gennaio 2021, afferma Parikh, i Q-UGV di Ghost Robotics saranno in grado di mappare e pattugliare autonomamente le basi operative. Ma il pattugliamento delle installazioni è tutt’altro che l’unico scenario che Ghost Robotics e il Dipartimento della Difesa prevedono per i Q-UGV.
Alcuni dei carichi utili e delle applicazioni previste da Ghost Robotics includono un’ampia varietà di ruoli di intelligence, sorveglianza, acquisizione del bersaglio e ricognizione (ISTAR). Sensori elettro-ottici, acustici e altri sensori di sorveglianza possono essere facilmente attaccati ai telai dei robot, consentendo loro di essere gli occhi e le orecchie delle forze a terra.