Il robot e la rete

Di Stefano Bencetti, direttore del reparto ICT dell’Istituto Italiano di Tecnologia

La robotica rappresenta oggi una grossa sfida in quanto vi convergono diversi ambiti di ricerca. Un robot si muove, è in equilibrio e interagisce con l’ambiente e con gli umani grazie ad alcuni algoritmi di AI.

Molto importante è l’autonomia del robot che rende necessaria, sullo stile del riconoscimento vocale di Google, la condivisione dell’esperienza tra i vari robot per far sì che il singolo, tramite il cloud computing, sia intelligente grazie alle informazioni acquisite da altri. Ancora, c’è bisogno di multi-robot coordination. Immaginate a tal proposito una squadra di robot che debba giocare una partita di calcio e alla necessità conseguente di trasferire informazioni da un robot ad un altro per far si che l’ambiente campo di calcio sia noto e la partita possa andare avanti o ancora immaginate una squadra di robot che debba fare servizio di security attorno ad un supermercato e all’importanza che assume una fluida comunicazione tra di loro.

Controllo da remoto.

Altre esigenze applicative sono il controllo da remoto (quando i robot operano a casa, negli aeroporti, nei centri espositivi) e l’addestramento, dato che il robot deve poter riconoscere oggetti. Per far questo è stato creato un processo che permette al robot di riconoscere l’oggetto tramite tecniche di visualizzazione per poi categorizzarlo. Si tratta di attività che richiedono enormi risorse di calcolo. Oggi per quanto si cerchi di spostare a bordo parte della potenza di calcolo, la maggior quantità di calcolo è eseguita in remoto.

La grande sfida per la rete.

Per questo, si rende necessaria un’elevata qualità di servizio con un funzionamento affidabile e sicuro, ed è importante la larghezza di banda in quanto ad esempio i sensori del robot generano grossi volumi di dati upstream ( immagini, telemetria) che vanno processati immediatamente. Inoltre un sistema di controllo affidabile ed efficiente richiede un comportamento deterministico e con bassa latenza della rete (<10 ms), quest’ultima costante nel tempo. Questo perché il robot, in caso si muova nell’ambiente, deve saper prevedere che c’è un gradino e prendere una decisione immediata, soprattutto per una questione di sicurezza ambientale.

Nuovi scenari con il 5G e il cloud.

Purtroppo il WI-FI oggi presenta diverse difficoltà, in particolare in ambienti pubblici a causa della condivisione di frequenze e canali: in questo scenario il 5G potrebbe fornire soluzioni interessanti. Il robot, grazie ad una scheda 5G, con una connessione wireless velocissima, si potrà collegare al cloud dove potrà sfruttare capacità di calcolo e conoscenza condivisa per poter interagire più facilmente con le diversità e la variabilità del mondo che lo circonda.

Infine un ruolo molto importante lo gioca la cybersecurity in quanto è necessario che la piattaforma del robot sia davvero ben protetta per evitare che, in caso di hackeraggio, il robot possa diventare pericoloso per chi lo circonda o si possa avere accesso a dati sensibili come immagini e dati biomedici.

IL ROBOT R1

R1 è progettato per essere un umanoide capace di lavorare a nostro fianco, in ambito domestico ma anche professionale, un personal robot se così vogliamo definirlo.
Pesa 50 kg ed è alto 1,25 metri ma la sua altezza è variabile, infatti può allungarsi di 20 cm. Si sposta grazie a due grandi ruote e può raggiungere una velocità massima di 2 km orari. La sua batteria ha una durata di tre ore e quando si scarica può essere ricaricata collegando una spina a una qualsiasi presa elettrica.
R1 si muove grazie a 28 motori: 16 per le braccia e quattro per le mani, un motore per ogni ruota, gli altri per il movimento di testa, collo e torso. Uno schermo a led consente a R1 di cambiare l’espressione del volto secondo le situazioni nelle quali si trova.
Nella testa si trovano anche due telecamere e uno scanner 3D che permettono a questo umanoide di “vedere”, i sensori dell’equilibrio e quelli che gli consentono di percepire i suoni. Grazie alla pelle artificiale che ricopre mani e avambracci può percepire il contatto con gli oggetti. Sarà in grado di afferrare e sollevare pesi fino a 1,5 kg e, grazie ad applicazioni specifiche, potrà svolgere bene varie mansioni. Potrà collaborare con noi quotidianamente nelle nostre case, fare compagnia ai bambini ma lo potremo incontrare anche in centri commerciali, stazioni ferroviarie, aeroporti, ospedali e case di riposo per anziani. Inoltre, considerato il progressivo invecchiamento della popolazione di tutto il mondo, potrà rendersi utile per esempio come robot badante o come robot infermiere.

IL ROBOT CENTAURO

Il robot Centauro, con quattro zampe e un busto umanoide, è il robot per le emergenze progettato, realizzato e testato dai ricercatori dell’Istituto Italiano di Tecnologia nell’ambito dell’omonimo progetto europeo.
In grado di camminare autonomamente, il robot Centauro è alto 1,5 metri, pesa 93 chili, ha spalle larghe 65 centimetri e la membra di alluminio, titanio, magnesio e plastica. Sulla testa monta sensori e videocamere mentre sul retro un radar Lidar: lo stesso usato sulle auto a guida autonoma per percepire l’ambiente circostante. Può operare in autonomia per 2,5 ore.
Il controllo in real-time del Centauro è gestito da 3 computer a bordo, che ricevono sia dati di movimento che informazioni dai sensori.
L’obiettivo è renderlo autonomo a sufficienza per inserirlo nella squadra dei rescue robot, automi che forniscono supporto alle squadre di soccorso nelle situazioni di emergenza e pericolo come crolli, incidenti e catastrofi naturali come terremoti e frane. Al momento viene testato in laboratorio o in scenari simulati in esterni.

Il primo robot documentato

Al filosofo greco Archita, nato nel 428 a.C. a Taranto, è comunemente attribuita l’invenzione del primo robot, una “colomba volante”.

Archita costruì un uccello robotico con legno e vescica di animale, usando il vapore come fonte di propulsione. Una volta lanciato in volo, pare che l’uccello potesse continuare a volare per circa 200 metri.