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ASPETTANDO ROBOT
La Robotica è una disciplina vastissima le cui radici culturali affondano nel- Renato Zaccaria
la storia e nella letteratura. L’impiego industriale dei Robot è iniziato negli
anni ’40 del secolo scorso; da allora, la sua evoluzione è andata almeno di
pari passo con quelle dell’Informatica, dell’Elettronica e della Meccanica.
Oggi si assiste probabilmente all’inizio di una nuova era, in cui il Robot ope-
rerà a stretto contatto con gli esseri umani, aiutandoli nei compiti della vita
quotidiana e accompagnandoli nel tempo libero. 4.4
1. INTRODUZIONE l’elettrotecnica degli attuatori e degli impian-
P ensare di riuscire a delineare in poche
pagine un quadro sufficientemente com-
pleto, aggiornato, obiettivo, esauriente e allo
ti, l’ottica, l’acustica, l’elaborazione delle im-
magini; e, ultima ma non meno importante,
la meccanica con le metodologie e tecnologie
stesso tempo chiaro della Robotica è presun- relative. In questo catalogo di discipline in-
zione forse per chiunque. Chi scrive ha inizia- completo, che sarà approfondito nel para-
to a occuparsi di Robotica subito dopo la sua grafo successivo, sta il grande limite alla cre-
tesi di laurea, a metà degli anni ’70, e ha avu- scita della Robotica; è difficilissimo se non
to la non comune fortuna di appartenere fin impossibile, infatti, coltivare allo stesso livel-
dalle origini al miglior gruppo di ricerca possi- lo di profondità le competenze necessarie, o
bile in questo campo: un gruppo pluridiscipli- anche solo poche fra tutte. Per questo la Ro-
nare con interessi diversificati in architetture botica non è, ancora, una scienza, ma l’unio-
informatiche, intelligenza artificiale, sistemi ne di scienze, discipline e tecnologie diverse
operativi, controlli automatici, bioingegneria, ancora in attesa di una comune teoria, di un
neuroscienze, scienze cognitive, telecomuni- linguaggio che unifichi meccanica e software,
cazioni; ognuno di questi argomenti, degna- algoritmi e materiali; insomma, di una mate-
mente, ha che fare con la Robotica, senza matica unica e di regole progettuali standard.
esaurirne le esigenze scientifiche. Nessun
settore della scienza, della tecnologia e del
2. VERSO UNA SCIENZA
mercato ha mai avuto, infatti, un così ampio
spettro di competenze e componenti discipli- Molti passi in questo senso sono stati fatti,
nari come la Robotica. A quelle che sono sta- coronati anche da successo; il termine mec-
te già citate se ne devono aggiungere molte catronica, comune in Robotica, esprime la
altre come le tecnologie dei materiali, l’elet- sintesi fra tecnologie meccaniche, attuatori
tronica – quella di potenza in particolare – e ed elettronica di controllo; una teoria unifica-
3
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0
ta della descrizione del movimento per robot ra almeno di riuscire a suscitare la curiosità
mobili e manipolatori di generica geometria del lettore.
(il cosiddetto approccio del configuration
space, teoria matematica basata sull’integra-
4. “STILL WAITING
zione di meccanica razionale, calcolo vetto- FOR ROBOTICS”
riale, geometria differenziale, algoritmi di ri-
cerca e altri temi) è stata elaborata negli anni Il titolo di questo articolo, Aspettando Robot,
1 ’80 ed è ora una vera metodologia della Ro-
botica; lo stesso vale per metodi di visione
sintetizza il pensiero, comune a tutti i ricerca-
tori in Robotica, secondo cui una scienza ro-
artificiale, per linguaggi di descrizione dei botica è, per le ragioni espresse poc’anzi,
compiti e dispositivi per controllo e regola- un’attesa colma di speranza. Allo stesso tem-
zione di manipolatori e così via. Ma non ap- po, il Robot che si sogna (autonomo, intelli-
pena si esce da situazioni standard, quali gente, “simpatico”, probabilmente asimovia-
possono essere, ad esempio, la sequenza di no) è ancora lungi da venire, nella ricerca co-
0 operazioni di assemblaggio in una linea di
produzione, il progettista robotico diventa
me nel mercato.
Aspettando Robot è anche un titolo “rubato”
rapidamente un artigiano che è costretto a a un saggio del 1987 [3] in cui 32 ricercatori
inventare le metodologie di progetto e gli italiani esprimevano le loro considerazioni
strumenti di sviluppo. Non c’è rimedio a que- sull’Intelligenza Artificiale, con molti riferi-
sto problema, se non lavorare sulla ricerca di menti alle applicazioni in Robotica, molto in-
base e mantenere ad alto livello le skill del teressanti da rileggere oggi. Uno di questi ri-
tecnico robotico. cercatori era Marco Somalvico, professore del
Politecnico di Milano, dal quale dieci anni pri-
ma chi scrive, come altri amici e colleghi, ave-
3. L’AMPIEZZA DEL SETTORE
va appreso le prime definizioni rigorose sulla
Se poi si pone attenzione alle tendenze sia di Robotica; insegnamenti, che egli, appassio-
ricerca, sia di espansione dell’industria verso nato come pochi, dispensava assieme alla
nuovi mercati, si deve, necessariamente, al- passione per la ricerca, senza gelosie, sia agli
lungare l’elenco di discipline con nomi di re- allievi del suo gruppo che a chiunque altro di-
cente acquisizione, per la Robotica, come la mostrasse sincero interesse. Marco Somalvi-
biomeccanica, le nanotecnologie, la modula- co è scomparso inaspettatamente pochi mesi
rità meccanica e funzionale, gli “ambienti in- fa, e a lui che è stato pioniere della ricerca in
telligenti” (smart house), la “tecnologia del- Robotica in Italia è dedicato con affetto since-
l’emozione” (kansei), la psicologia, l’edu- ro e con vera commozione questo articolo,
tainment (education-entertainment) e i mo- con l’augurio che nella storia di questa disci-
delli ad agenti. plina il suo nome venga sempre ricordato.
Con un così ampio fronte tecnico-scientifico
si capisce perché parlare di Robotica tout
5. LA STORIA E LE FASI
court non è possibile. In questo contributo ci
si limiterà, anche per ragioni di spazio, a una Non c’è una sola data per la nascita ufficiale
serie di brevi paragrafi su alcuni temi specifi- della Robotica. Anche se spesso vengono
ci che si ritengono più attuali e significativi, schematizzate fasi storiche simili a quelle
legati, in particolare, al già vasto settore IT delle “generazioni” del calcolatore e dell’e-
(Information Technology), puntualizzando lettronica digitale, l’evoluzione del robot –
che molti altri argomenti resteranno inesora- anche solo di quelli industriali più classici – è
bilmente assenti. Alcuni, in realtà pochi, dei fatta di molti episodi significativi, in ambiti
termini dei tre elenchi tematici sopra riporta- non necessariamente tecnico-scientifici. L’in-
1 ti saranno espansi e commentati in questi
paragrafi.
venzione del termine stesso “Robotica” (Ro-
botics) è normalmente attribuito a Isaac Asi-
Quelli che non saranno citati sono altrettan- mov che lo introdusse nei suoi famosi rac-
0 ti titoli dietro ai quali possono esser lette
storie affascinanti, per le quali l’autore spe-
conti sui robot positronici alla fine degli anni
’40. Fino a quell’epoca il robot era sostanzial-
4
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mente un fatto letterario e cinematografico botica per i successivi venticinque anni. È
(il primo robot del cinema è Maria, in Metro- negli anni ’70 che l’industria robotica mon-
polis di F. Lang, 1926). Contemporaneamen- diale assume una presenza non marginale,
te, però, i primi telemanipolatori venivano con un cospicuo mercato per i suoi prodotti:
costruiti e usati per gestire in sicurezza so- oltre a Unimation, AMF, Cincinnati, Adept,
stanze radioattive. In essi erano già presenti IBM negli USA; Fanuc, Yaskawa, Seiko, in
le componenti base dei robot manipolatori Giappone e ABB, Kuka, DEA, Comau, in Euro-
attuali, cioè una catena cinematica articolata
con un end effector (una pinza), con motori
pa. La guerra commerciale si svolge sul ter-
reno della complessità e della versatilità dei 1
che azionavano i vari assi rotazionali nei bracci manipolatori, legata sostanzialmente
giunti, un dispositivo di controllo analogico al numero e al tipo dei suoi gradi di libertà,
di posizione su di loro, e un’interfaccia di co- che determinano le capacità di articolarsi in
mando che oggi si possono definire haptic: posizioni e orientazioni diverse della sua
un esoscheletro articolato, un master, azio- “mano” (end effector). Come paragone co-
nando il quale si controllano identici movi-
menti del manipolatore remoto (slave). Si
mune, il braccio umano (antropomorfo per
eccellenza) ha, articolazioni della mano
0
può quindi, presumibilmente, situare nella escluse, sette gradi di libertà, mentre sei è il
seconda metà degli anni ’40 la nascita dei ro- minimo teorico per portare l’organo termi-
bot meccanici per uso pratico; nei telemani- nale in qualunque posizione e orientazione
polatori erano presenti le tecnologie e le me- all’interno dello spazio di lavoro. I robot ma-
todologie di qualunque robot successivo a nipolatori a sei gradi di libertà (Figura 1), che
esclusione, ovviamente, di quella informati- in industria sono detti comunemente antro-
ca: meccanica, elettrica, elettronica, teoria pomorfi, sono diventati uno standard alla fi- FIGURA 1
del controllo. ne degli anni ’70, con il Puma della Unima- Schema di un tipico
La prima idea di uso diverso e industriale di tion Inc., ancora oggi comune in molti labo- braccio
queste tecnologie è della metà degli anni ratori di ricerca. Si tratta di un manipolatore manipolatore a 6
’50; all’inizio degli anni ’60 la statunitense a sei assi, con carico di poco più di un chilo- gradi di libertà (o 6
Unimation Inc. introduce sul mercato Unima- grammo, con pinza intercambiabile, e spazio assi) su cui è
te, il primo manipolatore industriale ante lit- di lavoro di 2 m circa. A parte i miglioramenti montato un
teram. Da quel momento, si sviluppa un’in- nei materiali e nelle prestazioni (peraltro di particolare organo
dustria robotica e un mercato in veloce non più di un ordine di grandezza, mentre le di presa
espansione, per molto tempo limitato ai
bracci manipolatori, che anzi sono ancora og-
gi il robot industriale per antonomasia (la de-
finizione “ufficiale” ISO è, infatti, quella del
manipolatore per applicazioni di fabbrica).
Negli stessi anni, viene sviluppata l’indispen-
sabile teoria di base per la descrizione e il
controllo del movimento in geometrie di
bracci qualsivoglia: il contributo dell’infor-
matica, in questa fase storica, è marginale.
6. OLTRE LA FABBRICA
Il Giappone inizia a occuparsi di Robotica
con quasi dieci anni di ritardo, alla fine degli
anni ’60, con le prime applicazioni nell’indu-
stria automobilistica (il Giappone importò
ufficialmente il primo manipolatore statuni-
1
tense nel 1968). Nel 1971, nasce la Japanese
Industrial Robotic Association (JIRA), che ha
influito sullo sviluppo di tutta l’industria ro- 0
5
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prestazioni dei sistemi di calcolo sono au- 10 anni, il mercato interno aveva già assorbi-
mentate, contemporaneamente, di un fatto- to quasi 80.000 robot, in gran parte manipo-
re almeno 106, si veda a tal proposito la Figu- latori ma anche AGV (Automated Guidance
ra 2), questa geometria e queste caratteristi- Vehicle), impiegati nell’industria manifattu-
che di massima si ritrovano nella maggior riera, di cui il 75% fra automobilistica, elet-
parte dei modelli attuali (Figura 3). trodomestici, plastica.
Il Giappone costruì da zero nella decade de- L’industria robotica contava 290.000 addetti
1 gli anni ’70 un enorme mercato interno per la
Robotica industriale, influendo in modo deci-
su 150 società con prevalenza di grandi im-
prese, mentre le PMI rappresentavano il 90%
sivo sul resto del mondo. dei nomi ma solo il 9‰ degli addetti.
Nel 1982, la JIRA preparò, su richiesta del Mi- Per un rapido raffronto, basti considerare che
nistero dell’Industria e del Commercio Inter- 20 anni dopo (2000) il Giappone contava cir-
nazionale, uno studio molto profondo sul- ca 400.000 robot al lavoro, l’UE 170.000 e gli
l’industria robotica nazionale dal titolo The USA 90.000.
0 FIGURA 2
L’evoluzione
Robotic Industry of Japan – today and to-
morrow che fu al tempo stesso visionario,
Il documento della JIRA fu visionario per di-
verse ragioni. Innanzi tutto, propose come
della capacità nel senso positivo di preveggente e ambizio- strategia di sviluppo una definizione di ro-
di calcolo, secondo so, e miope. Quel documento fu il segno e il bot industriale ben più ampia di quella vi-
Moravec, per sostegno dell’influenza economica, tecnolo- gente, e ancora oggi avanzata: “Un sistema
soddisfare gica e culturale che la Robotica giapponese [...] capace di eseguire funzionalità diversi-
gli obiettivi futuri impose al resto del mondo. Il documento ficate con molti gradi di libertà […] con fun-
di Robocup partì da un dato impressionante: in meno di zionalità sensoriali e di riconoscimento per
comportamenti autonomi (intelligent ro-
MIPS bot)”. In più, oltre ad affermare ufficial-
1010
mente l’esistenza di un mercato per un si-
mile robot intelligente, in netto contrasto
con l’impostazione classica delle macchine
Uomo 108 a Controllo Numerico (NC), si spinse molto
più in là di quanto studi analoghi facessero
Scimmia Robot
in America e in Europa, proponendo alla
106 da intrattenimento Obiettivo R&S in Robotica industriale un elenco stu-
di Robocup
Topo
pefacente di settori non manifatturieri:
agricoltura, allevamento, foreste, oceano,
104
edilizia, logistica e trasporti, gas, acqua e
Lucertola
fognature, elettricità e telecomunicazioni,
102 posta, energia, nucleare, spazio, medicale,
1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050 riabilitazione, protesi, rifiuti, emergenze e
disastri, difesa, ordine pubblico, servizi,
FIGURA 3
Una mano
1 con quattro
o cinque dita può
avere 10 - 15 gradi
0 di libertà e una
ventina di motori
6
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educazione e scuola, traffico urbano, ma- nessun robotico ha mai potuto trascurare ne-
nutenzione, pulizia. gli anni successivi.
Ognuno di questi settori fu previsto come L’icona forse più famosa di robot antropo-
settore di applicazione e di espansione del morfo della storia è quella di Robby ne Il Pia-
mercato. Terza lungimiranza fu l’analisi delle neta proibito (The Forbidden Planet, 1954,
attività di R&S industriali e universitarie e la film “dotto” ispirato a La Tempesta di Shake-
proposta del loro potenziamento mirato per speare). Robby è un robot asimoviano, cioè
far fronte ai mercati di nuova definizione.
A fronte di queste caratteristiche “illumina-
buono e dotato di personalità e integrato nel-
la storia a pieno titolo: è il folletto Ariel del ri- 1
te”, nel documento è presente una sorpren- ferimento shakespeariano. Ancora oggi, esi-
dente miopia: l’autolimitazione di riferirsi stono club di appassionati di quel robot e
unicamente al mercato interno, con totale as- aziende che ne commercializzano modelli
senza di studio e previsioni su quello interna- anche in grandezza naturale. Gli attuali robot
zionale. Questa visione autarchica è, proba- da “compagnia” e antropomorfi giapponesi
bilmente, il motivo per cui lo sviluppo non ha
seguito i livelli di innovazione previsti. I ritor-
sono la realizzazione industriale, alla fine, di
quell’idea di robot di cui 45 anni fa si produ-
0
ni dai mercati internazionali sarebbero dovu- cevano modellini giocattolo in latta, con i
ti avvenire grazie alla maggior competitività quali si giocava da bambini. In questo senso,
dei prodotti low-tech e hi-tech giapponesi si può parlare di “rivincita” dell’effimero in
realizzati da un’industria robotizzata, in una Robotica rispetto al concreto; oggi, esiste un
società robotizzata e, quindi, più competiti- emergente mercato per robot ideati pura-
va, restituendo in via indiretta gli ingenti in- mente per il divertimento o la compagnia
vestimenti impiegati in una Robotica indu- (entertainment robotics), o l’aiuto nella vita
striale “di quinta generazione” non venduta quotidiana (service robotics, robot compa-
direttamente all’estero. La fragilità di questo nion, edutainment robotics) che sviluppa in
assunto è evidente, e ad esso si può ricon- un certo senso il modello del robot della let-
durre il mancato sviluppo che non inficia la teratura rispetto a quello della fabbrica (che
corretta analisi dei mercati potenziali della discende, a sua volta, dal modello tayloristi-
Robotica intelligente (si veda a tal proposito co di radici settecentesche). Sul tema del-
il paragrafo sulle prospettive future). Anche l’entertainment robotics si accennerà in un
qui… si sta aspettando robot. paragrafo successivo.
Come è stato già ribadito, in Robotica l’im-
maginifico e il letterario hanno sempre avuto
7. LA CULTURA E LA FICTION
un’importanza di gran lunga superiore a
La fiction ha sempre giocato un ruolo cultu- quanto accade in altre discipline, e continua-
ralmente significativo, nella Robotica, e que- no a contribuire in modo virtuoso allo svilup-
sto non ha probabilmente paragoni in altre po della conoscenza e addirittura, come ac-
discipline o tecnologie. Un grande settore cade nell’entertainment, a delineare nuove
tecnologico molto legato alla letteratura da applicazioni. Ciò non deve sorprendere: il ro-
2000 anni è, per esempio, quello della nave e bot è l’Essere Artificiale, presente nei miti,
del mare (a partire dall’Odissea, per esem- nelle fantasie e nelle speculazioni dell’uomo
pio, il cui autore è considerato il primo ad da duemila anni e più. Questo mito si è
aver introdotto dei robot nella narrazione, espresso nei secoli della meccanica in un’i-
pur in un piccolo ruolo marginale). Eppure, la nimmaginabile varietà di robot da intratteni-
portata di quella sinergia tecnologia/fanta- mento apparentemente senza scopo, in cui si
sia non è paragonabile a questa fra automa e estrinsecava l’interesse puramente specula-
vivente, e soprattutto non è altrettanto bidi- tivo dell’uomo verso la definizione di cos’è la
rezionale nelle influenze. Oltre ai modelli lo-
gico-letterari di Isaac Asimov, dai quali pochi
vita e verso la ricerca di una vita artificiale (e
artificial life è, non a caso, uno dei termini
1
esperti in Robotica possono prescindere, ne- con cui oggi si riconoscono ricercatori che in-
gli anni ’50 il cinema sviluppò modelli di pura
fantasia ma con un impatto immaginifico che
vestigano l’emergere spontaneo di compor-
tamenti complessi a partire dall’interazione 0
7
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tuali robot “da compagnia” come il cane AI-
BO o il recente piccolo umanoide SDR-4X, en-
trambi della Sony, e simili (Figura 4).
8. INFORMATION TECHNOLOGY
E ROBOTICA INDUSTRIALE
1 L’Informatica, o più in generale l’IT, ha inizia-
to a giocare un ruolo chiave relativamente
tardi nella Robotica Industriale. Nella prei-
storia della Robotica, le tecnologie dominan-
ti erano la meccanica, l’elettrica, l’elettronica
e le tecniche di controllo automatico. Negli
FIGURA 4 di comportamenti di semplici robot autono- anni ’60, le tecnologie informatiche raggiun-
0 Alcune generazioni
di robot giocattolo
mi). La fantastica storia degli automi nei se-
coli (questo nome è stato sostituito nelle lin-
gevano, invece, l’apice in automazione di
fabbrica con le macchine a Controllo Numeri-
Sony. A sinistra gue occidentali dalla parola robot, a partire co (NC) in cui unità logiche di controllo (all’i-
l’umanoide SDR- dagli anni ’30; anche questa sostituzione, co- nizio semplici reti logiche, e poi reti program-
4X: 38 gradi me è noto, viene dalla letteratura, anzi dal mabili, dispositivi flessibili come i Program-
di libertà, riflesso teatro) è narrata, per esempio, in Storie di mable Logic Controller, i microcontrollori…)
di autoprotezione automi [2]. La conoscenza del complesso, e regolavano ogni singolo asse delle macchi-
in caso di caduta, per molti versi ancora inesplorato, universo ne. Nel 1970, al Machine Tool Show in Chica-
2 videocamere “robot fantastico/robot reale” ha incuriosito go fu enunciato un principio che ha fatto mol-
e 7 microfoni molti autori sia tecnici, sia umanisti; si veda, ta strada: il Direct Numerical Control (DNC), o
per esempio, Dizionario degli esseri umani integrazione degli algoritmi di controllo nu-
fantastici e artificiali [5], in cui è tentata una merico dei molteplici assi a livello dell’intera
incredibilmente meticolosa classificazione fabbrica (con un controllo centralizzato della
dei percorsi culturali, immaginifici, scientifici produzione), entrando in sinergia con il gio-
e tecnologici degli “esseri” riconducibili a ro- vane CIM (Computer Integrated Manufactu-
bot, reali e fantastici. Ancora per ribadire la ring). Il robot era per natura adatto a svilup-
forte presenza del cinema nella Robotica, ol- pare questa perfetta integrazione; CIM e Ro-
tre che citare la fortunata serie di robot che il botica sono divenuti per trent’anni un bino-
cinema ha riscoperto negli ultimi 15 anni, è mio inscindibile, in cui l’IT è substrato teori-
utile ricordare la serie di film anche di “cate- co, metodologia e anche costo prevalente di
goria B” degli anni ’40-’60 in cui l’idea di ro- sviluppo. L’evoluzione del robot ha perciò
bot si formava a volte con rara preveggenza iniziato a seguire, dai primi anni ’70, tutte le
pur se con povertà di effetti speciali. Un film tappe fondamentali dei sistemi operativi, dei
poco noto, Attacco a base spaziale USA linguaggi, delle reti informatiche, degli stan-
(GOG, 1954) mostra con sorprendente rigore dard e delle metodologie per l’automazione
scientifico l’impiego di robot mobili, usando della produzione. Si sono create unità di con-
termini attuali, con manipolatori a bordo, in trollo sempre più intercambiabili, con inter-
un centro di ricerca automatizzato, integrati facce ai fieldbus per automazione. Si sono
in rete e controllati da un elaboratore centra- definiti standard, come STEP (Standard for
le operante in real time. Non solo queste ela- the Exchange of Product Model Data) per la
borazioni fantasiose partecipavano al pro- comunicazione fra modelli CAD (Computer-
cesso di aggiornamento della cultura diffusa Aided Design) e PDM (Process Data Manage-
con scienza e tecnologia, ma facevano anche ment). Attualmente, si stanno diffondendo
1 sviluppare, lentamente e poi sempre più ve-
locemente, il settore della Robotica “effime-
modelli OLE Microsoft (Object Linking and
Embedding) per controllo di processi per l’in-
ra”, quella dei modelli animati per il cinema - terconnessione di macchine di produttori di-
0 in cui pioniere fu l’italiano Carlo Rambaldi -
per i parchi divertimenti a tema, fino agli at-
versi, come pure standard basati su XML (eX-
tensible Markup Language).
8
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Fra il 1997 e il 1999, il mercato internazionale a tecnologia costante, una crescita costante,
ha avuto per la prima volta una leggera fles- con un mercato potenziale di 980.000 robot
sione, in cui solo il Giappone ha avuto un ca- nel mondo contro i 750.000 del 2000. Ben-
lo di vendite, seguito da una ripresa che ha ri- ché in senso assoluto le prestazioni dei robot
portato in aumento il 2000. Dedurre che il non siano evolute che di pochi ordini di gran-
mercato della Robotica industriale sia saturo dezza dal 1970 (un’infima quantità rispetto ai
non è corretto. Piuttosto, il problema è da ri- miglioramenti dell’IT), solo negli ultimi 10 an-
cercarsi nelle necessità di rinnovare i modelli
produttivi e vecchie o ingenue politiche di
ni i prezzi dei robot sono calati fra il 45 e
l’80%, mentre il costo del lavoro nei paesi 1
impiego dell’IT (forse le stesse ingenuità che tecnologicamente avanzati è aumentato del
hanno portato al collasso delle imprese dot- 40%; il tempo di obsolescenza di un robot va
com in poco più di un anno). Questa neces- dai 10 ai 15 anni, mentre l’età media dei lavo-
sità sta comportando una sempre più raffina- ratori aumenta in modo preoccupante in tutti
ta integrazione fra le tecnologie di ingegneria i Paesi industrializzati. Anche l’aumento del-
del software, reti di automazione, applicazio-
ni in real time, sistemi informativi, Internet e
le prestazioni, in assoluto non elevato rispet-
to ad altre tecnologie, mostra un tasso di cre-
0
modelli di progettazione, pianificazione e ge- scita in aumento: fra il 1990 e il 2000, la ca-
stione, anche basati su virtualità e simulazio- pacità di carico manipolato (il payload) è cre-
ne. In queste si sta rivelando un valore ag- sciuta del 26%, la precisione del 61%, la velo-
giunto della componente IT cui gli stessi enti cità del 39%, il MTBF del 137%, il massimo
di formazione non sono pronti a far fronte, numero di gradi di libertà del 45%. Tutte que-
aprendo un problema di digital divide di cui ste cifre si riflettono, ovviamente, sulla pro-
parlerà nel seguito. Lo sviluppo dei modelli duttività. Mentre dal lato “informatico”
B2B (Business to Business), in particolare, si (quello che determina realmente costi e pro-
sposa molto bene con l’impiego di robot, duttività), cioè la programmazione e l’inte-
flessibili e riconfigurabili. L’esempio della grazione nella rete della fabbrica, il robot ha
svedese Sandvik Coromant, produttrice di tutto il beneficio delle moderne tecnologie
utensili da taglio per macchine automatiche, software e di sistema.
è interessante a questo proposito. Un clien- È facile concludere che l’ascesa prevista ne-
te, in qualunque parte del mondo, può pro- gli anni ’80 da studi come quello citato del
gettare il proprio utensile via web, tramite un JIRA della Robotica nell’industria è stata ral-
CAD messo a disposizione in rete, con la pos- lentata dall’imprevedibile rottura delle bar-
sibilità di concludere il proprio ordine in In- riere fra Est e Ovest e fra Nord e Sud del
ternet. Se il prodotto è standard viene spedi- mondo, con la disponibilità temporanea di
to entro 24 h. Altrimenti, attraverso il sistema lavoratori qualificati a costi più bassi. È, tut-
informativo, e i sistemi PDM e MRP (Master tavia, molto probabile, e certamente anche
Production Schedule), che comportano la ri- socialmente auspicabile, che questa “con-
programmazione dei robot in automatico, correnza” fra uomini e robot in fabbrica sia
viene avviata la produzione con una conse- destinata ad attenuarsi nel prossimo futuro.
gna garantita in due settimane.
Non è per niente vero, quindi, che il mercato
9. NON SOLO MANIPOLATORI (I)
della Robotica manifatturiera sia saturo. Il
problema è far fronte a nuovi modelli che È stato citato il telemanipolatore negli anni
chiedono, oltre all’abbattimento dei costi, di ’40, il braccio manipolatore negli anni ’60, l’in-
aumentare la velocità e la flessibilità. Il clas- tegrazione fra Robotica e CIM negli anni ’70 e
sico settore dell’automobile, ancora fonda- ’80, i robot per il cinema e il divertimento. Al-
mentale per la Robotica, richiede attualmen- tre nascite nella famiglia robotica sono state
te di migliorare qualità e velocità: negli USA,
il tempo di attesa per un’automobile acqui-
importanti. Non è noto quando sia nato il pri-
mo veicolo robotizzato autonomo (il primo ro-
1
stata tende ad essere di una settimana, in bot mobile). Generalmente, questo primato
Europa di sei. Tutte le proiezioni del mercato
individuano ancora per almeno cinque anni,
viene attribuito a Shakey, prototipo presso lo
Stanford Research Institute nel 1967, che era 0
9
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dotato di sensori di tocco, telecamera, con- in Robotica. Quest’ultima, è un’attività oggi
trollo digitale in real time e componenti di In- estremamente differenziata nelle sue com-
telligenza Artificiale. Da allora in poi, la tecno- ponenti disciplinari. Non è troppo semplifica-
logia del veicolo robotizzato (AGV) si è svilup- tivo affermare che, dal punto di vista storico,
pata sia in ambito di ricerca sia in applicazioni la ricerca in Robotica ha sviluppato soprat-
industriali nella movimentazione, e fa ora par- tutto cinque settori: la meccanica/meccatro-
te a tutti gli effetti dell’automazione della fab- nica; la teoria del controllo; le tecnologie dei
1 brica. In realtà, gli attuali robot industriali so-
no quasi essenzialmente bracci manipolatori
materiali (per le parti strutturali, gli attuatori
e i sensori); i sistemi di programmazione;
applicati a vari settori specifici, più i veicoli l’Intelligenza Artificiale. In questi settori, fra
mobili che realizzano tutte quelle attività di l’altro, si è verificata la massima interazione
trasporto non convenienti da realizzare con con il contesto industriale. Non si parlerà, in
macchine apposite (per esempio, convoglia- questo contesto, per evidente mancanza di
tori a nastro o a rulli). La fotografia dell’impie- spazio, dei primi 4: d’altra parte, qualche ac-
0 go dei robot industriali mostra attualmente
(dati 2000) il 6,8% in lavorazioni (taglio, finitu-
cenno si trova, comunque, negli altri paragra-
fi. L’Intelligenza Artificiale (IA), invece, ha un
ra…), il 12,2% nelle materie plastiche stampa- legame così forte con la Robotica da richie-
te, il 22,4% in assemblaggio, il 2,8% nel dere alcune precisazioni.
packaging, il 23,9% nella saldatura, e 11,8% L’IA [4] nasce indipendentemente dalla Ro-
nel trasporto, più un 20% in altre attività va- botica [1], anche se in quasi tutte le sue spe-
rie. L’AGV ha, quindi, un proprio settore ben cifiche branche, anche le più teoriche, ha
definito, considerato che in tutti gli altri ven- comunemente fatto riferimento a paradigmi
gono impiegati bracci manipolatori. Il settore robotici nello sviluppo delle sue teorie. La
degli AGV è particolarmente interessante, vi- nascita ufficiale risale a una proposta di un
sto che si basa su know how specifico con la gruppo di ricercatori (John McCarthy, Mar-
possibilità di sviluppare un proprio mercato al vin Minsky, Alan Newell, Herbert Simon e
di fuori della fabbrica: nella Robotica di Servi- Arthur Samuel) in uno storico convegno nel
zio, nell’automazione della guida delle auto- lontano 1956. Secondo una definizione
mobili, dei sistemi di trasporto e movimenta- estesa, il suo obiettivo è quello di studiare
zione sulle banchine portuali e dei treni. “tecniche che permettono di progettare […]
Un altro settore degno di nota è la saldatura hardware e […] software capaci di fornire […]
robotizzata, che ha campi di applicazione di- prestazioni che, a un osservatore comune,
versi dalla fabbrica tradizionale, molti dei sembrerebbero essere di pertinenza esclu-
quali ancora da sviluppare; se è già presente siva dell’intelligenza umana”. Cioè si propo-
nella cantieristica navale, può ulteriormente ne di “migliorare ed estendere le prestazio-
estendersi verso l’impiego a bordo, nello ni” di un sistema informatico (e, quindi, an-
spazio, l’impiego subacqueo, le pipeline, le che un robot comandato da un calcolatore)
costruzioni metalliche in genere. Ed è da no- rendendolo più flessibile, riconfigurabile,
tare che, rispetto alle tecnologie robotiche autonomo e con cui dialogare in modo mi-
industriali, la saldatura robotizzata richiede gliore e più efficace (le citazioni fra virgolet-
la gestione di sensori e l’integrazione con si- te in questo paragrafo sono tratte da Marco
stemi informativi e PDM, quindi lo sviluppo e Somalvico, Emula e non simula, in “Aspet-
l’impiego di conoscenze di maggior valore, tando Robot”, [3]). Questo è stato fatto non
tutte di tipo IT. necessariamente studiando e simulando i
meccanismi propri della mente umana, ben-
9.1. Non solo manipolatori (II) sì sperimentando e scegliendo “il modello
L’evoluzione scientifica e tecnologica del Ro- [...] che garantiva [...] le migliori prestazio-
1 bot è costellata di molti episodi, piccoli e
grandi: sarebbe impossibile elencarli tutti e
ni”. Il modello fondamentale era, e continua
a essere, quello basato sulla logica compu-
dare a ciascuno di loro il giusto risalto. Ricor- tazionale, ovvero su teorie e rappresenta-
0 darne alcuni permette, però, di introdurre la
differenza fra Robotica Industriale e la ricerca
zioni logiche nelle quali un dimostratore au-
tomatico universale, efficientemente imple-
10
M O N D O D I G I T A L E • n . 3 - s e t t e m b r e 2 0 0 30
mentato su una macchina digitale, ha il comprendendo macchine a stati distribuite
compito di risolvere il problema; con la par- (subsumption, behavior architecture), reti
ticolarità che del problema non è necessa- neurali, sistemi genetici, e altri approcci co-
rio inventare una soluzione algoritmica ma me quello dei sistemi ibridi in cui si cerca di
“soltanto” una opportuna descrizione (rap- far cooperare i due modelli computazionali
presentazione della conoscenza) con un lin- alternativi (quello logico e quello procedu-
guaggio di derivazione logica (dichiarativo rale). Il primo modello, infatti, è efficiente in
anziché procedurale - quest’approccio era,
fra l’altro, quello tentato e purtroppo fallito
attività più astratte come pianificazione, in-
terazione uomo-macchina, memorizzazio- 1
nel progetto della cosiddetta quinta genera- ne; l’altro nel controllo ed esecuzione (i co-
zione dei calcolatori). Rispetto alla rigidità siddetti aspetti reattivi). Un recente settore
iniziale, questi metodi hanno rapidamente dell’IA, che dedica molta attenzione nell’u-
prodotto capacità di gestire l’incertezza e il nire questi aspetti, è specialmente rivolto
“rumore” dei dati del mondo reale, esten- alla Robotica sotto il nome accattivante di
dendo la logica con concetti di fuzzyness o
di statistica, divenendo così adatti ad appli-
Cognitive Robotics.
Robotica e IA nascono più o meno contem-
0
cazioni in Robotica reale. poraneamente, quaranta anni fa. C’è da
In Robotica, l’approccio dell’IA ha, in qual- chiedersi quanto l’IA abbia, fino ad oggi, in-
che modo, diviso le comunità dei ricercatori fluenzato la Robotica negli aspetti di merca-
di cultura informatica, con i seguaci della IA to (che è appannaggio, si è detto, della Ro-
“pura” orientati a risolvere problemi di più botica Industriale). La risposta necessaria-
ampia portata e generalità (come la rappre- mente riflette una visione personale, ed è
sentazione di ampie categorie di compiti, inevitabilmente ambigua. Benché sia stato
l’interpretazione di scene, la generazione di citato Shakey come primo caso di robot mo-
piani complessi di azioni, la diagnostica au- bile che integrava sensori e movimento:
tomatica, i sistemi di dialogo ad alto livello Shakey era, infatti, un esperimento di IA ap-
con un operatore, e simili), mentre altri ro- plicata alla Robotica, chi scrive non crede
botici meno legati alle metodologie basate che l’IA abbia contribuito direttamente e in
sulla logica computazionale si sono dedica- modo rilevante alla Robotica “di mercato”.
ti alla programmazione efficiente, alla rispo- Non sembra che esista alcuna tecnologia
sta veloce ai sensori, alla definizione di al- che sia il risultato di un trasferimento diretto
goritmi per problemi specifici di visione e di un risultato di ricerca in IA alla Robotica
movimento e così via. Questa distinzione è, Industriale. Ciononostante, si ritiene che il
però, molto schematica e vale per i primi contributo dell’IA sia, e sia stato, fondamen-
trent’anni del settore. L’IA, in effetti, abbrac- tale e non occasionale per almeno tre ragio-
cia oggi una grande varietà di approcci me- ni. La prima è che l’IA è un “generatore di
todologici orientati al comportamento auto- obiettivi”: senza la spinta degli obiettivi am-
nomo e intelligente del robot. All’inizio degli biziosi che l’IA poneva innanzi alla Robotica
anni ’90, in un dibattito interno “fondazio- Intelligente (o autonoma), non si sarebbe
nale” suscitato da Rodney Brooks, è emersa mantenuto il trend di ricerca e di innovazio-
una linea che negava la centralità alla rap- ne che ha migliorato le tecnologie correnti.
presentazione della conoscenza e faceva La seconda è che l’IA è un grande “generato-
emergere il comportamento intelligente re di set-up sperimentali” standard e avan-
dalla organizzazione, o autorganizzazione, zati (di cui Shakey è il primo) offerti alla co-
di entità autonome semplici o elementari, munità di ricerca in Robotica. Spesso questi
dotate di scarsa o nulla capacità di rappre- set-up di riferimento – anche solo teorici, a
sentazione. In molti casi, è stato introdotto volte tacciati di costituire toy world su cui
l’apprendimento in forma di autorganizza-
zione con o senza reward/punishment. Sen-
costruire teorie – si affermano spontanea-
mente attraverso le pubblicazioni scientifi-
1
za entrare nel dettaglio e, quindi, con una che; in molti casi, attraverso eventi interna-
certa dose di approssimazione, questo filo-
ne metodologico è rapidamente cresciuto
zionali, quali le robot competition dell’AAAI
(American Association for Artificial Intelli- 0
11
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RoboCup (www.robocup.org) è un progetto internazionale rivolto all’Intelligenza Artificiale, alla Robotica e alle di-
scipline collegate, che propone un problema di riferimento standard a tutti i ricercatori del mondo. In questo espe-
rimento – una partita di calcio fra robot completamente autonomi – metodologie e tecnologie diverse debbono ve-
nir integrate al meglio, sotto la spinta della gara e del gioco. Il paradigma del gioco del calcio robotizzato si è rive-
lato perfettamente adatto a stimolare ricerca e innovazione trasferibili a problemi significativi nell’industria e nei
servizi. RoboCup si pone come meta finale - entro il 2050 - un incontro fra una squadra di umanoidi robot e la squa-
dra (di umani) campione del mondo, in cui la squadra di robot possa vincere. In questo senso, l’obiettivo è simile a
quello che si è posto per molti anni la famosa partita a scacchi fra uomo e computer, vinta per la prima volta dal
1 computer Deep Blue nel 1997. Proprio in quell’anno RoboCup è nato nella conferenza IJCAI-97 a Nagoya, dopo
quasi 5 anni di preparazione. Mantiene al suo interno tre componenti: RoboCupSoccer (gioco del calcio), Robo-
CupJunior (educazione in Robotica rivolta ai giovani) e RoboCupRescue (applicazioni dei risultati tecnico-scientifi-
ci di RoboCup al campo dei grandi disastri e calamità naturali). Nella RoboCupSoccer si giocano partite in simula-
zione, fra robot mobili (su ruote), e fra robot “con zampe”, bipedi compresi. L’Italia fino al 2000 partecipava, a dif-
ferenza degli altri team, con un’unica squadra nazionale in cui robot diversi, e ricercatori di diverse Università si in-
tegravano, raggiungendo notevoli risultati. Attualmente, vi partecipano team di diverse sedi universitarie italiane.
0 gence) fino alla recente RoboCup (che que- delle CPU usate. Il Personal Computer IBM
st’anno avrà il suo appuntamento interna- del 1981 ha scatenato un processo evolutivo
zionale a Padova) che costituisce, probabil- inarrestabile di miglioramento di prestazio-
mente, l’esperimento scientifico più grande ni che si è riflesso anche sulle architetture
mai organizzato per numero di studiosi par- di controllo. Maggior potenza di calcolo a
tecipanti e per durata negli anni. E sull’im- basso costo significa flessibilità nel softwa-
portanza di esperimenti standard, ripetibili e re e crollo delle barriere fra ambienti di pro-
accessibili alla comunità internazionale nes- grammazione diversi, interoperabilità, con-
suno può essere in disaccordo. La terza e ul- nessioni in rete. Anche se ancora molte diffi-
tima ragione è che molti dei sogni dell’IA ap- coltà esistono per ragioni di politiche com-
plicata alla Robotica potrebbero avverarsi merciali, oggi costa 10 volte meno program-
quando i mercati si aprissero ai robot intelli- mare, riprogrammare, integrare il robot nel-
genti proposti da quarant’anni dall’IA; e l’architettura della fabbrica automatica.
questo, come si vedrà nel paragrafo succes- Come per la cinematica dei bracci robotizzati
sivo, sembra prossimo (forse non si dovrà è stato fondamentale lo studio sistematico
aspettare robot ancora molto a lungo). Con alla fine degli anni ’60 (il noto teorema di Pie-
tutti i limiti che un’analogia può avere in per è del 1968), per gli AGV è stato importan-
questo campo, si potrebbe dire che l’IA sta te il formarsi di una teoria unificata del pro-
alla Robotica come la Formula 1 sta all’indu- blema della navigazione, grazie a J. Boren-
stria automobilistica: spinta all’innovazione stein (1995), con la conseguenza di sviluppa-
e terreno di prova per tecnologie che nessu- re metodi algoritmici standard (un caso di
na azienda potrebbe permettersi. E perché tecnologia soft). Già dalla fine degli anni ’80,
no: anche business e divertimento! si era diffuso il dispositivo tecnologico com-
merciale che ha permesso la diffusione degli
AGV: la “testa laser rotante” che serve al cal-
10. UNA EVOLUZIONE
COMPLESSA colo della posizione mediante tecniche di
triangolazione o di filtraggio adattativo. I ro-
Diversi eventi tecnologici piccoli e grandi bot mobili devono molto al famoso dott. Land
hanno fatto sviluppare la Robotica Industria- della Polaroid, la cui rivoluzionaria macchina
le; in molti, indirettamente, c’è l’effetto di un istantanea del 1978 possedeva un economi-
risultato IT o IA in particolare. co misuratore di distanze a ultrasuoni. Que-
L’evoluzione dei linguaggi e ambienti sto componente è lo standard da quindici an-
1 software ha influito in modo determinante.
In origine le unità di governo erano elabora-
ni per i sensori di prossimità a basso costo
usati in tutti i robot da laboratorio e in non
tori dedicati con linguaggi di programma- molte ancora applicazioni industriali, a causa
0 zione propri di bassissimo livello. Ciò era
conseguenza soprattutto delle limitatezze
della mancanza di sicurezza intrinseca. Un
sensore che ha aggiunto, invece, le indispen-
12
M O N D O D I G I T A L E • n . 3 - s e t t e m b r e 2 0 0 30
sabili caratteristiche di sicurezza alla capa-
cità di ricostruire l’ambiente circostante è l’al-
trettanto famoso laser scanner usato in molti
AGV come in alcuni dei primi robot mobili per
impieghi civili, diffuso alla fine degli anni ’90.
È inutile dilungarsi sugli effetti dell’evoluzio-
ne dell’elettronica e, in particolare, quella di-
gitale: quale sia il progresso dall’elettronica
di controllo di fine anni ’50 a quella di oggi è 1
conoscenza comune.
La visione artificiale è terreno tipico dell’IA,
e di questa condivide la sorte di “compo-
nente di Formula 1”; è un campo che ha for-
nito immensi risultati scientifici a partire
dagli anni ’70 e pochi specifici sottoprodot-
ti adatti al robot in fabbrica. Questi sono li-
0
mitati sostanzialmente a misure bidimen- Un ultimo cenno va ai materiali. In quanto FIGURA 5
sionali rese accessibili dalle economiche “corpo”, contano almeno quanto la “men- Frogbot
tecnologie di imaging (telecamere, ottiche, te”, anche se molti ricercatori tendono a per esplorazione
schede di acquisizione e conversione) che sottovalutarli. Molti dei miglioramenti dei di pianeti, comete
provengono dal mercato di consumo. Ma robot attuali citati nel paragrafo “IT e Robo- e asteroidi. Pesa
occorre prestare molta attenzione alla vi- tica Industriale”, rispetto alle origini, deriva 1,3 kg, ha un solo
sione artificiale disponibile al campo robo- dal progresso nei materiali: struttura, mec- motore e una molla,
tico (cioè di velocità tale da operare in tem- canica, attuatori. Questi ultimi, ora sempre ed è in grado di
po reale), e non bisogna commettere l’erro- più basati su motori brushless con magneti muoversi a balzi
re di ritenere lo stato dell’arte come adatto ceramici ad altissima forza coercitiva, han-
ad applicazioni soltanto di laboratorio. no migliorato la densità di potenza e le ca-
L’assenza de facto di applicazioni al campo ratteristiche dinamiche determinando pre-
della Robotica Industriale non sembrereb- stazioni e precisioni più elevate. Il migliora-
be giustificata, vista la capacità delle tecni- mento degli attuatori ha avuto, probabil-
che consolidate di Visione Artificiale di ri- mente, l’influsso più importante. Nuovi ma-
solvere problemi sensoriali comuni, come teriali hanno fornito sensori stabili e sicuri,
rilevare la posizione di un oggetto o indivi- in particolare quelli di contatto e di forza.
duare un ostacolo da evitare, o anche di lo- Ma anche in questo campo ci sono risultati
calizzare con precisione un robot mobile scientifici disponibili a tramutarsi in tecno-
mediante immagini dell’ambiente. Il vero logie solo per i nuovi settori di applicazione:
problema è che le tecniche di visione, per sensori di contatto capaci di fornire “imma-
loro natura, non permettono la quantifica- gini tattili”, materiali strutturali non metalli-
zione di specifiche di funzionamento certe. ci, per citare due risultati maturi, e, in futu-
Per un robot la cui produttività dipende ro, biomateriali e nanomateriali che potreb-
dalla ripetizione veloce di cicli di operazio- bero alla fine far passare la tecnologia dei
ni in ambienti stabili questo è un inconve- motori dall’attuale ferro-rame a una chimica
niente insormontabile, specialmente se in- (muscoli artificiali), con nuovi migliori rap-
tervengono ragioni di sicurezza. In future porti potenza/peso.
applicazioni in cui questi vincoli siano rila- Infine, è da dire che il robot è comunemente
sciati o invertiti come, per esempio, in un visto come “un calcolatore con sensori e mo-
robot mobile in ambienti parzialmente tori”: tutta l’evoluzione della tecnologia del
ignoti in cui non il fattore velocità, ma la ca-
pacità di incontrare ostacoli sconosciuti è
Personal Computer (PC) si ribalta gratuita-
mente su di lui, dalle LAN (Local Area
1
decisiva, lo stato dell’arte sulla visione ar- Network) wireless alla grafica, dal VRML (Vir-
tificiale si dimostrerà notevolmente maturo
(Figura 5).
tual Reality Modeling Language) ai PC di-
scless, dalla comunicazione attraverso ap- 0
13
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plet Java alla rivista settimanale con gadget being) di esseri umani (Figura 6) o di appa-
in edicola, e così via. E questo è parte di un recchiature, con l’esclusione di operazioni di
piacevole circolo virtuoso appena iniziato. manifattura”.
Vengono anche classificate una serie di atti-
vità che ricordano l’avveniristico elenco del
11. L’ALTRA ROBOTICA
JIRA riportato più sopra. È interessante ana-
In più punti di questo articolo si è rimandato lizzare le differenze fra i due elenchi: quello
1 il lettore alle nuove applicazioni, ai nuovi
mercati. Per parlarne è possibile basarci su
del 1980, in realtà, riguarda in gran parte atti-
vità lavorative industriali in sostituzione di
un documento simile all’importante studio mano d’opera – industria agroalimentare,
JIRA del 1980 citato in precedenza. Quello miniere, costruzioni eccetera. Le prospettive
studio riguardava l’industria robotica giap- dello studio IFR–UN/ECE sono molto più con-
ponese e le sue prospettive; questo, a ven- centrate su impieghi “civili”, in cui un robot
tuno anni di distanza, e con gli stesi scopi, si interagisce con gli umani pur sostituendo
0 rivolge all’industria robotica europea
(World 2001 Robotics [6]), prodotto dalla
compiti umani. Si tratta di una differenza non
tecnologica, ma sociale ed economica. Non
Commissione Economica per l’Europa delle vi è dubbio che le stesse tecnologie, o tecno-
nazioni Unite (UNECE) e dalla IFR (Interna- logie molto simili, potrebbero adattarsi ai
tional Federation of Robotics). Si tratta di campi d’applicazione diversi. È verosimile
un’autorevole pubblicazione periodica, di che questa differenza di prospettiva sia do-
cui è disponibile anche l’edizione 2002 [7]. vuta alle mutate disponibilità di forza lavoro,
Si ritiene più esemplificativa la prima: pub- già citate in precedenza.
blicata poco prima del tragico 11 settembre, Fra le circa 35 categorie citate, alcune mo-
presenta una più serena (e ottimistica) pre- strano un notevole incremento previsionale
visione degli sviluppi futuri, con un’analisi di installazioni in Europa nei quattro anni
estesa dei nuovi mercati che non viene ripe- successivi allo studio. Se ne citano alcune:
tuta ogni anno. Si citeranno poi i correttivi robot per pulizia professionale (da 440 a
FIGURA 6 che sono da apportare a quei dati. 14.150); robot per chirurgia (da 1.600 a
Nursebot “Flo”: Il dato più significativo è in qualche modo la 4.800); di piccolo trasporto in edifici (da 60
progetto di robot definizione “ufficiale” di un nuovo mercato a 140) (Figura 7); per rifornimento di carbu-
assistente per la Robotica: la Robotica di Servizio (Ser- rante (da 50 a 1.100); in agricoltura e alleva-
personale per vice Robotic). Per questo nuovo tipo di robot menti (da 1.100 a 2.300); per sorveglianza e
anziani della viene proposta una definizione molto diversa sicurezza (da 60 a 1.800); per pulizia dome-
Carnegie-Mellon da quella classica ISO: “Un robot che opera stica o tagliaerba (da 12.500 a 425.000);
University, in modo autonomo o semi-autonomo per per compagnia e divertimento (da 100.000
Pittsburg, USA compiere servizi utili al benessere (well a 200.000). Alcuni, come la sorveglianza e
il rifornimento di carburante, prevedono un
aumento percentuale notevole (200 -
300%). Sorprendentemente, applicazioni
popolari in laboratori di ricerca non sono
premiate da questo studio (robot nei mu-
sei: da cinque a 10; robot mobili per impie-
ghi generali da 260 a 230; robot da labora-
torio da 1.000 a 320; robot per trasporto di
disabili: da 260 a 230). Le ragioni dipendo-
no da accurati studi di mercato e devono
far riflettere.
1 Anche i settori degli “ambienti estremi”, co-
me spazio e mare (underwater Robotics) (Fi-
gura 8 e 9) apparentemente non sono pre-
0 miati dallo studio, nonostante l’interesse
scientifico, la presenza di investimenti consi-
14
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1
0
FIGURA 8
Robot mobile Sojourner basato su ruote che ha partecipato all’esplorazione
di Marte (NASA)
FIGURA 7
Robot mobile di servizio staffetta per trasporto in
ospedali (DIST e Genova Robot)
stenti da parte delle Agenzie Spaziali e di ap-
plicazioni marine già eccellenti. In realtà,
questo tipo di applicazioni, destinate per ora
a poche importanti applicazioni, sfugge a
studi di mercato basati sui numeri; la loro ri-
levanza però va considerata.
È davvero sconfortante il non trovare espli-
citamente in questi studi applicazioni di
sminamento umanitario (de-mining). Si
spera che siano nascosti nelle voci other ty-
pe (anche se si nutrono forti dubbi al riguar- FIGURA 9
do), ma è da considerare che – non per col- Robotica
pa della Robotica, ma della diabolica sem- subacquea:
plicità con cui le mine anti-uomo sono co- manipolazione
struite – questo resta, purtroppo, ancora un mediante bracci in
tema di ricerca. grado di operare ad
Non v’è dubbio che l’apertura di questi mer- elevate profondità;
cati segnerà un cambiamento generaziona- esplorazione dei
le in Robotica. Ed è da notare che questi fondali (DIST –
nuovi mercati si affiancheranno, senza in-
terferire, alla Robotica Industriale. Verranno
Ansaldo – Movita) 1
finalmente utilizzate tecnologie mature pro- cora più profonda integrazione con le tecno-
dotte dai vari settori dell’IA, della visione ar-
tificiale, da quelle dei materiali, con una an-
logie IT e, in particolare, con quelle civili (wi-
reless, Internet). 0
15
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12. SMART HOUSING stosi, come un aspirapolvere robotizzato in
una smart house. Si ritiene ragionevole che
Fra le tecnologie che sono state denominate questo approccio, studiato in Europa da di-
“civili” e di cui ci si attende l’integrazione versi centri di ricerca in Robotica, e che ben
con i robot di servizio, un posto speciale si sposa con recenti tecnologie software ad
spetta a quelle cosiddette di “automazione agenti e per sistemi embedded, possa go-
di edificio”, chiamata anche degli “edifici” o dere di fortuna e acceleri l’ampliamento del
1 “case intelligenti” (smart housing). Le case
intelligenti hanno un’infrastruttura di comu-
mercato di una parte significativa dei robot
di servizio.
nicazione a cui sono interfacciati i normali
dispositivi di un’abitazione: luci, porte, fine-
13. DOPO IL 2001
stre, condizionamento ambientale, elettro-
domestici, dispositivi per disabili o anziani, Il report IFR–UN/ECE del 2002 [7] non correg-
apparecchi di comunicazione e così via. Gli ge in negativo gli scenari del 2001 (Figura 10),
0 scopi possono essere quello di realizzare al-
loggi protetti o semplicemente case auto-
anche se gli obiettivi verranno spostati in
avanti dalla crisi dei mercati internazionali. In
matizzate per migliorare la qualità della vi- particolare, viene notato che, a fronte di una
ta. In un prossimo futuro, elettrodomestici e diminuzione degli investimenti media del -
cibi dialogheranno grazie a un’elettronica 3% mondiale in Robotica, di cui il 17% negli
integrata per migliorare l’approvvigiona- USA, l’Europa ha visto, invece, un record po-
mento domestico e automatizzare la prepa- sitivo di +2.5% (con punte di oltre il 25% in
razione. Ma l’automazione degli edifici è già UK e Spagna). Dal punto di vista delle vendi-
comunemente diffusa, con compiti più tec- te, i mercati industriali USA e Giappone han-
nici, in grossi complessi edilizi in cui ascen- no avuto una forte flessione mentre l’Europa
sori, impianti di allarme, aria, luci, servizi ha continuato a crescere, seppure di una pic-
vari sono collegati via rete a sistemi infor- cola percentuale. Le previsioni a quattro-cin-
matici di controllo. Le tecnologie già diffuse que anni sono ora diminuite in modo non ri-
e disponibili sono quelle di particolari bus levante, almeno per l’Europa.
di campo (fieldbus), o reti locali per auto- Per quanto riguarda la Robotica di Servizio,
mazione, simili a quelli usati in automazio- ci sono solo poche variazioni significative
ne di fabbrica, ma specializzati in questo ti- nella previsione del 2005 (un anno dopo
po di applicazioni. In diversi centri di ricerca quella dello studio precedente): una diminu-
si studia l’integrazione di questa tecnologia zione della pulizia industriale, un notevole
disponibile con i robot di servizio. È chiaro, aumento dei robot chirurgici, una ulteriore
infatti, che se un robot agisce in un ambien- diminuzione del trasporto disabili, e una vera
te civile (un edificio commerciale, una casa e propria esplosione dei robot da compagnia
d’abitazione), esso deve interagire con una e divertimento (da 200.000 a 1.200.000, si
quantità di installazioni e dispositivi – por- veda a tal proposito il grafico in Figura 11).
te, ascensori, dispositivi di emergenza o al- Un’attenzione particolare spetta proprio a
larme – e deve comunicare con qualche po- questi ultimi, di cui AIBO della Sony è stato il
sto di controllo remoto. In più, per ragioni di primo esemplare a larga diffusione. È curio-
sicurezza o sorveglianza, deve poter cono- so pensare a questo settore come quello che
scere o influire sulle politiche con cui l’infra- ha sostituito in Giappone, alla fine degli anni
struttura intelligente dell’edificio affronta ’90, i settori previsti dal rapporto del 1980; e
un determinato problema – per esempio, un questa volta con lo sguardo ai mercati inter-
incendio. È innovativo in questo caso pen- nazionali e a Internet, che ne ha decretato il
sare al robot non come un’entità totalmente successo. Parafrasando le parole del suo vi-
1 autonoma, ma come parte di un sistema di-
stribuito intelligente (la rete di automazione
cepresidente, Toshidata Doy, la Sony afferma
che dal 1990 al 2000 il personal computer e
dell’edificio) di cui fa parte e con cui è in co- Internet hanno dominato i mercati; dal 2000
0 municazione continua o periodica. Questo
vale anche per i livelli meno complessi e co-
al 2010 questo compito sarà svolto dai robot
autonomi personali. Vero o no, l’inatteso ani-
16
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