Robot adattabile

"La nostra visione è quella di robot in grado di affrontare oggetti e ambienti sconosciuti e, a seconda della situazione, di ripararsi da soli", spiega Fumiya Iida, Professore di Robotica bio-ispirata dell'Istituto di Robotica e Sistemi Intelligenti. A differenza dei robot di oggi, che in genere possono svolgere solo compiti familiari, queste macchine intelligenti sarebbero in grado di superare sfide complesse, ad esempio in una missione su Marte o durante le operazioni di bonifica in luoghi come Fukushima.

Per adattarsi all'imprevedibile, le macchine devono essere in grado di percepire attivamente il loro ambiente e di adattarsi ad esso. Nella recente pubblicazione su PLoS One, il gruppo di Iida dimostra che questo è possibile in linea di principio per i robot. In essa viene presentato un robot in grado di analizzare autonomamente la temperatura e l'elasticità di oggetti sconosciuti, utilizzando strumenti che produce autonomamente e con design variabili in loco.

Robot umwelt und Geomatik costruisce uno strumento di misura con la colla a caldo

Il robot che i ricercatori hanno sviluppato funziona essenzialmente con una fotocamera, un algoritmo matematico e una stampante 3D integrata che utilizza la colla a caldo, come già noto agli hobbisti e agli amanti del fai-da-te. La stampante e la telecamera sono collegate a un alloggiamento metallico che può muoversi in qualsiasi direzione come una testa con l'aiuto di un braccio robotico.

Per studiare l'elasticità di un oggetto sconosciuto, il robot produce autonomamente aste di diverso spessore con la colla a caldo. Prende le aste finite e le preme lateralmente contro l'oggetto da analizzare. La telecamera fotografa la curvatura dell'asta. Il software analizza le immagini e le utilizza per determinare l'elasticità dell'oggetto da esaminare.

Precisione in diversi campi di misura

A prima vista, il metodo di misurazione sembra piuttosto complicato e poco pratico. Inoltre, il robot non ha ancora fornito valori molto precisi. Ma il principio è intelligente: poiché il robot utilizza aste di diverso spessore - in linea di principio, strumenti tattili diversamente sensibili - e può quindi adattarsi individualmente ai diversi oggetti, può misurare l'elasticità di una spugna con la stessa precisione di quella di un blocco di alluminio. Il robot non ha quindi il problema degli strumenti di misura convenzionali, ovvero l'impossibilità di effettuare contemporaneamente misure precise e un ampio campo di misura.

Con la stessa flessibilità con cui determina l'elasticità, lo stesso robot misura anche la temperatura di vari oggetti. A tal fine, produce grumi cilindrici di colla a caldo come strumento aggiuntivo, li attacca alla sua superficie di contatto e li tiene contro l'oggetto in esame, in modo che la temperatura della superficie di contatto possa uniformarsi a quella dell'oggetto. Al di sopra di una certa temperatura, le proprietà della colla a caldo cambiano. Se diventa liquido nel punto di contatto, il cilindro di hot melt si abbassa e il software determina la temperatura dell'oggetto da analizzare in base al momento in cui ciò avviene. Anche in questo caso, il robot può affinare le misurazioni variando le dimensioni del cilindro e del punto di contatto.

La natura come formazione preliminare per le macchine

Non ci sono applicazioni concrete per questo robot al di fuori della ricerca. L'obiettivo del gruppo di Iida era un altro: dimostrare che è possibile e fattibile, in linea di principio, costruire macchine "intelligenti" in grado di analizzare attivamente il proprio ambiente e di adattare autonomamente la forma dei propri sensori.

Dopo questo successo, il team di ricerca intende concentrarsi su altri sensi come l'udito, la vista e il tatto e sviluppare sensori adattivi per questi. I ricercatori guardano sempre alla natura come formazione preliminare: "Cerchiamo di imparare dalla natura e di migliorare le nostre macchine utilizzando le sue idee", spiega Iida. "Anche gli organi sensoriali di uomini e animali hanno adattato la loro forma e funzione nel corso dell'evoluzione. I nostri occhi e le nostre orecchie, ad esempio, possono adattarsi attivamente a diversi campi di misura".

Ci vorrà del tempo prima che i sensori adattabili possano competere con gli organi sensoriali naturali ed essere utilizzati in situazioni reali e imprevedibili. Su terreni sconosciuti, uomini e animali superano di gran lunga le macchine.