Ballbot più sicuri e precisi: la combinazione di pid e intelligenza artificiale ne rivoluziona il controllo

Il Ballbot è un robot innovativo, progettato per muoversi in qualsiasi direzione, con estrema agilità. Sebbene questa libertà di movimento, porti tuttavia con sé grandi sfide: in particolare, nel mantenere l’equilibrio e la stabilità in ambienti complessi e imprevedibili. I metodi di controllo tradizionali, come il PID (Proporzionale-Integrale-Derivativo), faticano a gestire siffatte difficoltà; mentre soluzioni più avanzate, come il controllo a la modalità scorrevole, introducono problemi come le vibrazioni indesiderate. Per superare, dunque, questi limiti, è necessario sviluppare un controller che combini efficienza, adattabilità e capacità di apprendimento automatico

Di recente, un team di ricercatori guidato dal dott. Van-Truong Nguyen, della Hanoi University of Industry, in Vietnam, ha sviluppato un nuovo sistema di controllo per i Ballbot. Il loro studio, pubblicato il 1° gennaio 2025 sulla rivista "Engineering Science and Technology", introduce un approccio rivoluzionario, mediante cui sarà possibilemigliorare la stabilità e la reattività di questi robot.

Il progetto ha coinvolto esperti provenienti da diverse università nel mondo. Fra loro, il professor Phan Xuan Tan, dello Shibaura Institute of Technology, in Giappone; Quoc-Cuong Nguyen, e Dai-Nhan Duong, della Hanoi University of Industry. Il professor Mien Van della Queen's University Belfast, nel Regno Unito; il professor Shun-Feng Su, della National Taiwan University of Science and Technology; e infine, il professor Harish Garg, del Thapar Institute of Engineering and Technology, in India. Una collaborazione che ha permesso di sviluppare una soluzione tecnologicamente avanzata, e applicabile su scala globale.

La ricerca introduce, nello specifico, un innovativo controller PID non lineare (NPID), integrato con una rete neurale a funzione di base radiale (RBFNN). Combinazione la quale permette di ottenere un sistema di controllo più leggero, stabile, e resistente ai disturbi esterni. Un controller in grado di ridurre le vibrazioni indesiderate, e migliorare l’adattabilità del robot. Inoltre, le impostazioni iniziali vengono ottimizzate attraverso algoritmi avanzati; mentre la legge di controllo adattivo, si aggiorna continuamente per gestire le variazioni in tempo reale.

Test e validazione del nuovo controller

Per garantire l’efficacia del sistema, i ricercatori hanno applicato la teoria di Lyapunov, così da dimostrarne la stabilità. Conducendo simulazioni e test pratici, e confrontando il nuovo controller con i metodi tradizionali. I risultati, hanno confermato che il sistema NPID-RBFNN offre prestazioni superiori, adattandosi automaticamente alle variazioni del terreno; e migliorando l’auto-bilanciamento del Ballbot.

Il dott. Nguyen evidenzia il potenziale della tecnologia, sotto vari aspetti. Poiché i Ballbot equipaggiati con questo sistema, possono esser utilizzati come robot assistivi per persone con difficoltà motorie; di servizio, in ambienti dinamici come ospedali e aeroporti; o per la consegna autonoma, capaci di affrontare terreni irregolari, e condizioni atmosferiche avverse.

Impatto sull’industria, e la sostenibilità

Oltre a migliorare la stabilità, il nuovo controller riduce il consumo energetico del Ballbot, ottimizzandone il funzionamento, e rendendolo più sostenibile. Tale da renderlo una soluzione ideale per applicazioni industriali e commerciali, migliorando l’efficienza operativa, e la sicurezza in ambienti pubblici. Ragion per cui, l’affidabilità li rende sempre più adatti, a un’adozione su larga scala.

Secondo il dott. Nguyen, settori come la logistica, la sanità e la vendita al dettaglio, potrebbero trarre enormi benefici, da questa tecnologia. Poiché, riducendo il carico di lavoro umano, e migliorando la qualità del servizio, i Ballbot possono diventare parte integrante, della nostra vita quotidiana. Con le future ricerche, su questi sistemi, le quali contribuiranno a rendere la robotica sempre più efficiente e accessibile, nel mondo reale.