La mobilità in un mondo iperconnesso

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Con l’introduzione del concetto di metamobilità, nuove prospettive di innovazione migrano dal settore dei trasporti alle applicazioni industriali

Internet delle Cose, Cloud Computing e Big Data hanno amplificato gli effetti della rivoluzione informatica, trasformando il mondo fisico in un flusso di informazioni accessibili e controllabili da remoto, ovunque sia disponibile una connessione di rete (e, chiaramente, opportune credenziali di accesso). Il concetto di metaverso fa un ulteriore passo avanti, accentuando il livello di immersività in una realtà digitale parallela, che non solo è in grado di replicare gli aspetti essenziali della realtà fisica, ma ne consente la manipolazione diretta utilizzando tecnologie di realtà virtuale (VR) e realtà aumentata (AR). Con l’introduzione del concetto di metamobilità, e in particolare con l’integrazione dei moderni sistemi robotici, i confini tra la rappresentazione digitale di un ambiente reale e gli effetti delle interazioni a distanza con la realtà fisica riprodotta si fanno ancora più labili. I robot a guida autonoma o semiautonoma, nei quali si possono far rientrare anche i moderni veicoli per il trasporto di passeggeri o merci, contribuiscono a mappare l’ambiente circostante in tempo reale e consentono un’interazione naturale da remoto con la realtà fisica di cui fanno parte.

Una moderna accezione di mobilità

Storicamente, il concetto di mobilità fa riferimento al contesto generare dei trasporti, siano essi pubblici o privati. L’evoluzione della tecnologia e le molteplici rivoluzioni informatiche degli ultimi decenni hanno riscritto il modo di intendere il trasporto di merci e persone, introducendo innovazioni e nuove applicazioni tanto nel settore dei trasporti ‘tradizionali’ (si pensi ad esempio all’uso di droni per le consegne a domicilio), quanto nelle più diversificate applicazioni industriali. Questa evoluzione è in parte motivata da esigenze di sostenibilità e rispetto ambientale, di primaria importanza nell’ambito dei trasporti, e in parte dai vantaggi apportati in termini di efficienza, riduzione dei costi e scalabilità. L’integrazione di Internet, intelligenza artificiale e robotica ha portato a un salto evolutivo nel concetto stesso di mobilità; con la migrazione digitale, le autovetture ‘meccaniche’ di una volta si sono trasformate in sistemi meccatronici complessi, dove le informazioni digitali svolgono un ruolo fondamentale nello svolgimento delle funzioni primarie del mezzo. Il settore automobilistico si sta rimodellando sulla base delle applicazioni di guida autonoma o semiautonoma, connettività permanente, accesso a intelligenza artificiale remota e di mobilità condivisa e intelligente. La condivisione delle informazioni in tempo reale con i veicoli e l’infrastruttura circostante porta con sé la promessa di riduzione del rischio di incidenti e di decongestionamento del traffico cittadino. Questi miglioramenti si traslano, mutatis mutandis, anche alle molteplici implementazioni della mobilità in ambito industriale, dove però le possibilità di applicazione si fanno assai più numerose e variegate. Nel contesto industriale, il termine ‘mobilità’ si riferisce alla movimentazione di beni in un contesto di logistica, ma anche all’impiego di apparecchiature semoventi all’interno dell’impianto, sul piano di fabbrica o all’interno dell’attività produttiva. Con l’evoluzione in Industria 4.0, la moderna accezione di mobilità si riferisce alla gestione di macchine e sistemi autonomi all’interno dell’ambiente di produzione. Questo riguarda robot, veicoli a guida automatizzata, droni e altre apparecchiature intelligenti che trovano impiego nelle applicazioni di gestione di magazzino, movimentazione materiali e utensili, collaborazione robotica e ispezione remota.

Metamobilità: dalle strade al metaverso

Con l’introduzione del metaverso industriale, una sinergia di tecnologie che rende possibile creare ambienti industriali interattivi, virtuali o ibridi, che ricalcano la realtà tridimensionale, ha preso piede anche il nuovo concetto di ‘metamobilità’. Questo neologismo è stato introdotto al grande pubblico da Hyundai Motor in occasione del CES 2022, ed è stato ripreso in ambito accademico nell’articolo ‘Metamobility: connecting future mobility with the metaverse’ pubblicato su Ieee Vehicular Technology Magazine lo scorso settembre. Rappresenta la sovrapposizione dei concetti di metaverso e di mobilità resa possibile dai progressi nel campo delle comunicazioni wireless, dell’high performance computing e dell’intelligenza artificiale. Nel suddetto articolo vengono illustrati esempi di metamobilità applicati a mappe tattili in tempo reale e a sistemi avanzati di guida assistita (Adas). Le mappe tattili sono rappresentazioni dell’ambiente che circonda il veicolo (automobile o robot a guida autonoma) integrate con dati provenienti da una molteplicità di sensori che rilevano la composizione, tipologia, elevazione e altre caratteristiche del terreno, nonché la presenza di ostacoli improvvisi. I sistemi Adas in metamobilità sfruttano le informazioni raccolte dai veicoli nelle vicinanze per prevederne il comportamento e le traiettorie, e per integrare la propria conoscenza dell’ambiente con dati che vanno al di là del proprio orizzonte sensoriale. L’estensione al mondo industriale di questo modo di interagire con l’ambiente trova applicazione in diversi settori, tra cui quello manifatturiero e della logistica, in cui i robot possono essere impiegati per raccogliere e condividere informazioni sull’ambiente, ma anche per agire su di esso in maniera autonoma o diretta da remoto fungendo da estensione dei sensi e dei gesti umani. La modellizzazione digitale dell’impianto viene resa fruibile in seno al metaverso per mezzo di una pletora di dispositivi connessi in rete, da semplici smartphone, tablet, notebook o PC, fino a dispositivi più specialistici come occhiali o visori per realtà virtuale o aumentata. Nella visione proposta da Hyundai Motor al Consumer Electronics Show di Las Vegas i robot, non necessariamente antropomorfi, operano come avatar in grado di eseguire compiti di ispezione, manipolazione e manutenzione a distanza. In quest’ottica, la smart factory è il luogo non-luogo in cui operatori umani, robot e il metaverso si fondono insieme.

Aerei, treni e automobili

Il settore dei trasporti ha subito numerose evoluzioni in termini di concezione dei veicoli, comunicazioni interveicolari, e sviluppo di sistemi di guida assistita e autonoma, il tutto al fine di migliorare l’efficienza degli spostamenti negli affollati spazi urbani e di ridurre l’inquinamento atmosferico e acustico. Il trasporto marittimo o via area di merci trae vantaggio dall’uso di droni e navi controllate a distanza con l’ausilio dell’intelligenza artificiale, così come la logistica terrestre può contare su autotreni a guida autonoma per il trasporto in autostrada fino ai grandi centri di distribuzione e su piccoli carrelli robotici per le consegne a domicilio in ambiente urbano. Per quanto concerne il trasporto passeggeri, le moderne soluzioni di mobilità comprendono tram interamente automatizzati con reti di sensori che permettono l’attraversamento delle città senza intervento umano, e autovetture con sistemi Adas sempre più evoluti per il controllo della velocità di crociera, il mantenimento di corsia, il rilevamento di ostacoli e il controllo di sterzo e freni nelle emergenze. Le comunicazioni tra i veicoli e i sensori incorporati nell’infrastruttura dei silos cittadini permetteranno ai veicoli di navigare le strutture fino alla posizione designata e di parcheggiarsi autonomamente. L’automobile del futuro sarà sempre più simili a una piattaforma robotica intelligente per l’accesso alle risorse online e lo scambio di informazioni con gli altri veicoli e le infrastrutture accessibili per mezzo dei sensori di bordo e della connessione in rete. Il fine ultimo dell’automezzo trascenderà il mero trasporto fisico e si spingerà nella interazione con gli altri elementi del metaverso, in quella che sarà un ibrido tra una piattaforma ludica, un ufficio remoto e una postazione per l’accesso a distanza di avatar virtuali o robotici in un contesto aziendale o industriale. Nella visione proposta da Hyundai Motor, l’integrazione tra tecnologie robotiche, Internet delle Cose e intelligenza artificiale si spinge al di là del concetto stesso di smart car in quella che viene definita la Mobilità delle Cose (MoT, Mobility of Things). Le ‘cose’ dell’IoT vengono così dotate della possibilità di muoversi e interagire con l’ambiente fisico circostante permettendo una riconfigurazione da remoto dello spazio e degli oggetti reali. A tal fine, l’azienda sudcoreana ha sviluppato un modulo robotico ‘Plug and Drive’ (PnD) che permette di aggiungere un motore elettrico su ruota, sterzo, freni, sospensioni meccaniche, telecamera e sensori Lidar a oggetti di uso comune come tavole, vassoi, contenitori per dotarli di movimento autonomo all’interno di ambienti d’ufficio, commerciali o domestici.

Carrelli robotici per materiali e merci

Questa idea di mobilità si estende naturalmente all’ambito industriale, e in particolare alle operazioni di manipolazione di utensili, materiali e prodotti all’interno di fabbriche e magazzini. I robot mobili autonomi (AMR), grazie al loro equipaggiamento con sensori, videocamere e sistemi di navigazione, possono muoversi in maniera efficiente e sicura all’interno di ambienti non statici adattandosi alle variazioni nella configurazione spaziale senza richiedere alcun tipo di guida fisica o percorso predefinito. L’interazione dinamica e autonoma con l’ambiente circostante permette di semplificare la movimentazione dei materiali e l’ottimizzazione dei processi logistici. Nella gestione di magazzino, queste implementazioni robotiche della metamobilità eliminano la necessità di interventi manuali e offrono una visibilità in tempo reale delle informazioni relative all’intera catena di fornitura. I vantaggi di un simile approccio comprendono una maggior precisione nell’allocazione delle scorte, una riduzione delle tempistiche e un generale incremento della produttività. Aziende del calibro di DHL stanno attualmente facendo uso di soluzioni di metamobilità sotto forma di flotte di AMR che velocizzano la movimentazione dei pacchi, aumentano l’efficienza, riducono le possibilità di errore e nel complesso comportano un miglioramento del servizio ai clienti.

Robot industriali autonomi e avatar nel metaverso

Ma è nel contesto dell’automazione industriale, e in particolare nell’ambito dell’industria manifatturiera, che i vantaggi più dirompenti della metamobilità si fanno più evidenti. Una volta creato un modello digitale dell’impianto e dell’ambiente industriale in generale (utilizzando scansioni spaziali, modellizzazione 3D e ‘gemelli digitali’) il metaverso industriale emerge sotto forma di un ambiente virtuale tridimensionale per mezzo della convergenza di tecnologie informatiche e di comunicazione che includono IoT, Cloud Computing, AI, Data Analytics e 5G. Le repliche virtuali dei dispositivi fisici che costituiscono l’impianto e la rappresentazione dinamica dell’ambiente circostante sono tipicamente utilizzate per simulare in maniera sicura il funzionamento e i risultati delle modifiche prima che il corrispondente sistema fisico venga alterato. Con l’integrazione di elementi robotici controllati a distanza da operatori, o in grado di agire autonomamente tramite intelligenza artificiale, si incrementa la flessibilità e l’efficienza di interazione con la realtà fisica direttamente dal mondo digitale, oppure da una postazione operatore nel mondo reale. I robot mobili trovano applicazione nelle operazioni di ispezione (di qualità costruttiva, di manutenzione post-installazione), nel rilevamento di guasti e difetti di parti specifiche, e nella misurazione di variabili di processo o altri parametri durante il funzionamento dell’impianto. Grazie a tecniche di machine learning e di deep learning, questi robot sono in grado di adattarsi dinamicamente a nuove situazioni, così da assolvere in maniera più autonoma possibile i compiti assegnati programmaticamente o estemporaneamente. Il robot quadrupede Spot che fa parte dell’offerta di Boston Dynamics (acquisita da Hyundai) può integrare uno scanner 3D che contribuisce a creare una rappresentazione virtuale dell’ambiente circostante in tempo reale, così da consentire un’interazione accurata con la controparte fisica dell’oggetto virtuale che fa parte del digital twin incluso nel metaverso. Robot di questo tipo possono inoltre essere usati come avatar di un operatore remoto che tramite visori per realtà virtuale e guanti aptici si trova calato in una rappresentazione immersiva dell’impianto potenzialmente collocato agli antipodi. La manipolazione della rappresentazione virtuale di una parte dell’impianto da parte dell’operatore remoto viene replicata dal braccio robotico sulla controparte reale locale. Uno dei vantaggi della metamobilità applicata ai robot di questo tipo è che diventa possibile entrare in parti dell’impianto o del piano di fabbrica che sarebbero inaccessibili agli operatori umani, per l’ostilità delle condizioni o per l’impossibilitò fisica di accesso. In un’ottica di metamobilità il robot mobile locale rappresenta un collega sul campo che ripete fedelmente (nei limiti delle possibilità tecniche) le operazioni che l’operatore remoto effettua sulla rappresentazione virtuale nel metaverso.

Bibliografia: H. Wang, Z. Wang, D. Chen, Q. Liu, H. Ke and K. K. Han, ‘Metamobility: Connecting Future Mobility With the Metaverse’, pubblicato in Ieee Vehicular Technology Magazine, vol. 18, n. 3, pp. 69-79, Sett. 2023

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