Shape-based compliance control for snake robots

I serpenti robot sono una classe di meccanismi iper-ridondanti che appartiene alla robotica modulare. Grazie alla loro forma snella ed allungata e all'alto grado di ridondanza possono muoversi in ambienti complessi con elevata agilità. L'abilità di spostarsi, manipolare e adattarsi efficientemente ad una grande varietà di terreni li rende ideali per diverse applicazioni, come ad esempio attività di ricerca e soccorso, ispezione o ricognizione. I robot serpenti si muovono nello spazio modificando la propria forma, senza necessità di ulteriori dispositivi quali ruote od arti. Tali deformazioni, che consistono in movimenti ondulatori ciclici che generano uno spostamento dell'intero meccanismo, vengono definiti andature. La maggior parte di esse sono ispirate al mondo naturale, come lo strisciamento, il movimento laterale o il movimento a concertina, mentre altre sono create per applicazioni specifiche, come il rotolamento o l'arrampicamento. Un serpente robot con molti gradi di libertà deve essere capace di coordinare i propri giunti e reagire ad ostacoli in tempo reale per riuscire a muoversi efficacemente in ambienti complessi o non strutturati. Inoltre, aumentare la semplicità e ridurre il numero di controllori necessari alla locomozione alleggerise una struttura di controllo che potrebbe richiedere complessità per ulteriori attività specifiche. L'obiettivo di questa tesi è ottenere un comportamento autonomo cedevole che si adatti alla conformazione dell'ambiente in cui il robot si sta spostando, accrescendo le capacità di locomozione del serpente robot. Sfruttando la cedevolezza intrinseca del serpente robot utilizzato in questo lavoro, il SEA Snake, e utilizzando un controllo che combina cedevolezza attiva ad una struttura di coordinazione che ammette una decentralizzazione variabile del robot, si dimostra come tre andature possano essere modificate per ottenere una locomozione efficiente in ambienti complessi non noti a priori o non modellabili

Challenges in the Locomotion of Self-Reconfigurable Modular Robots

Self-Reconfigurable Modular Robots (SRMRs) are assemblies of autonomous robotic units, referred to as modules, joined together using active connection mechanisms. By changing the connectivity of these modules, SRMRs are able to deliberately change their own shape in order to adapt to new environmental circumstances. One of the main motivations for the development of SRMRs is that conventional robots are limited in their capabilities by their morphology. The promise of the field of self-reconfigurable modular robotics is to design robots that are robust, self-healing, versatile, multi-purpose, and inexpensive. Despite significant efforts by numerous research groups worldwide, the potential advantages of SRMRs have yet to be realized. A high number of degrees of freedom and connectors make SRMRs more versatile, but also more complex both in terms of mechanical design and control algorithms. Scalability issues affect these robots in terms of hardware, low-level control, and high-level planning. In this thesis we identify and target three major challenges: (i) Hardware design; (ii) Planning and control; and, (iii) Application challenges. To tackle the hardware challenges we redesigned and manufactured the Self-Reconfigurable Modular Robot Roombots to meet desired requirements and characteristics. We explored in detail and improved two major mechanical components of an SRMR: the actuation and the connection mechanisms. We also analyzed the use of compliant extensions to increase locomotion performance in terms of locomotion speed and power consumption. We contributed to the control challenge by developing new methods that allow an arbitrary SRMR structure to learn to locomote in an efficient way. We defined a novel bio-inspired locomotion-learning framework that allows the quick and reliable optimization of new gaits after a morphological change due to self-reconfiguration or human construction. In order to find new suitable application scenarios for SRMRs we envision the use of Roombots modules to create Self-Reconfigurable Robotic Furniture. As a first step towards this vision, we explored the use and control of Plug-n-Play Robotic Elements that can augment existing pieces of furniture and create new functionalities in a household to improve quality of life

the even passage of the sun

A collection of poems that explore the relation of the individual to the world, a world of violence, complex systems of nature and industry, and beauty. The contemporary experience is filtered through the lenses of alchemy and metallurgy, drawing upon my personal history and readings in an attempt to make something completely atemporal