Automazione Oggi 451

Robotica AUTOMAZIONE OGGI 86 | GENNAIO-FEBBRAIO 2024 AUTOMAZIONE OGGI 451 TobiasWölk Un fedele amico dell’uomo I robot che camminano rappresentano l’integrazione di moltissime innovazioni nel campo della robotica che li rende adatti a svariate applicazioni. Uno sguardo al futuro per scoprire dove questi compagni meccanici stanno prendendo piede I nsegnare ai robot a camminare è stata a lungo considerata un’impresa particolar- mente ambiziosa e altrettanto difficile. An- che negli esseri umani, l’equilibrio si ottiene solo grazie a una sofisticata interazione tra il sistema vestibolare (tre piccoli ossicini nell’o- recchio interno), il senso della vista, i sensori nei muscoli, nei tendini e nelle articolazioni, nonché la muscolatura e il sistema nervoso. Per far camminare i robot su quattro o addirittura due gambe, è necessario un coordinamento altrettanto complesso di diverse tecnologie. Innanzitutto, un robot che cammina è una me- raviglia della meccanica: le gambe e le artico- lazioni, così come tutto il resto del corpo del robot, devono essere progettati e ottimizzati in modo che esso possa muoversi in modo sta- bile ed efficiente mantenendo l’equilibrio. Gli attuatori che controllano il movimento delle gambe devono lavorare con alta precisione ed essere coordinati tra loro e per questo si pre- feriscono gli attuatori pneumatici. Attualmente la ricerca in materia è maturata a tal punto che essi si stanno avvicinando alle caratteristiche della muscolatura umana. Ad esempio, i ricer- catori dell’Istituto Italiano di Tecnologia hanno utilizzato attuatori pneumatici stampati in 3D per ricreare un polso incredibilmente simile a quello umano. È inoltre importante che i pro- cessi meccanici funzionino nel modo più effi- ciente possibile dal punto di vista energetico: a causa della loro complessità, i movimenti simili alla camminata consumano molta energia elet- trica, ma allo stesso tempo, batterie grandi e pesanti ostacolano l’equilibrio del robot. Quin- di, meno elettricità consumano nei movimenti, meglio è. Inoltre, i robot che camminano sono dotati di una serie di sensori diversi per rileva- re la loro posizione e i loro movimenti. Questi includono, ad esempio, sensori inerziali come giroscopi e sensori di accelerazione, ma anche telecamere o sensori di profondità. Lo straor- dinario sviluppo della tecnologia dei sensori negli ultimi anni ne ha prodotti di sempre più piccoli, leggeri, potenti e a basso consumo energetico. Sono proprio questi sensori com- patti ad alte prestazioni a essere necessari per i robot che camminano. L’intelligenza artificiale rende possibile l’orientamento e l’equilibrio Aggiungiamo che le informazioni raccolte dai sensori devono essere elaborate, analizzate e convertite in comandi di controllo adeguati in tempo reale. Soprattutto su superfici irregolari è infatti necessario eseguire calcoli complessi per ogni passo e tradurli in una tecnologia di controllo. Solo in questo modo è possibile con- trollare correttamente gli attuatori in modo che il robot mantenga l’equilibrio. Questo vale soprattutto quando, oltre alla deambulazione, si aggiungono compiti di manipolazione: ad esempio, quando un robot bipede deve affer- rare qualcosa o un braccio di presa è stato mon- tato su un robot quadrupede per consentirgli di spostare gli oggetti. È qui che l’intelligenza artificiale gioca un ruolo fondamentale e ha contribuito in modo significativo al successo dei robot capaci di Utilizzando videocamere, sensori a infrarossi o LiDAR, il robot misura costantemente l’ambiente circostante e calcola se il percorso previsto è libero