Nel panorama della robotica amatoriale, dove l'ingegno e la passione spesso superano i grandi budget, emerge un progetto particolarmente affascinante: CARA. Creato da Aaed Musa, uno studente di ingegneria meccanica della Purdue University e appassionato di robotica, questo quadrupede non è semplicemente un altro cane robotico. È il risultato di un anno di lavoro e rappresenta la quarta e più evoluta iterazione dei suoi progetti, dopo ZEUS, ARES e TOPS.
La vera particolarità di CARA, che lo distingue da molti altri design, risiede nel suo sistema di trasmissione. Invece di affidarsi a complessi e costosi ingranaggi, il robot utilizza un'ingegnosa meccanica basata su cavi ad alta resistenza, nota come "capstan drive". Il nome stesso del robot è un acronimo che ne celebra il cuore pulsante: "Capstans Are Really Awesome" (I cabestani sono davvero fantastici).
Per far sì che CARA si muova in modo quasi realistico, il suo creatore ha implementato un software sofisticato. Il robot utilizza la cosiddetta cinematica inversa, un calcolo matematico che permette di determinare l'esatta angolazione di ogni giuntura per posizionare le zampe in un punto preciso dello spazio tridimensionale. Questo, combinato con un'andatura al trotto in cui le zampe diagonali si muovono all'unisono, garantisce stabilità costante. Musa ha persino sperimentato diverse traiettorie per il passo, scoprendo che un percorso cicloidale, che disegna un arco fluido, imita nel modo più efficace il movimento della zampa di un vero cane. Vediamo il video a seguire, pubblicatodall'autore sulla sua pagina YouTube.
A completare il quadro c'è un sensore IMU BNO086, che funge da orecchio interno per il robot, misurandone l'orientamento nello spazio e permettendogli di correggere l'assetto e mantenere l'equilibrio, ad esempio quando si trova su una superficie inclinata.
A livello hardware, la struttura di CARA è un mix di tecnologia e fai-da-te avanzato. Il sistema di trasmissione impiega un cavo speciale in Dyneema DM20, una fibra nota per la sua incredibile resistenza e per non allungarsi nel tempo, garantendo così prestazioni costanti. A fornire la potenza sono dodici motori brushless di tipo "pancake", presi in prestito dalla tecnologia dei droni, scelti per la loro capacità di erogare una coppia elevata a basse velocità.
Ogni motore è gestito da un controller ODrive S1, che lo trasforma in un attuatore intelligente capace di controllare con precisione posizione, velocità e coppia. Il "cervello" che orchestra l'intero sistema è un microcontrollore Teensy 4.1. Il telaio è realizzato con tubi in fibra di carbonio, per unire leggerezza e robustezza, e diverse parti customizzate stampate in 3D con materiali resistenti come PETG e fibra di carbonio. Il tutto è alimentato da una comune batteria per elettroutensili da 24 volt, facile da sostituire. Il percorso di sviluppo non è stato privo di ostacoli; alcuni componenti iniziali si sono rotti durante i test, portando a riprogettazioni mirate per aumentare la durabilità.
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