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Robotica di servizio, trend di sviluppo e nuovi contesti applicativi

I robot nel settore industriale sono una realtà consolidata e si avvalgono di tecnologie  ampiamente collaudate e una domanda che ci poniamo è se i robot potranno avere lo stesso successo anche in altri contesti come la medicina e  la cura della persona, l’agricoltura di precisione, la logistica, la sicurezza, l’ufficio, la casa, la smart city.

Stiamo parlando di un nuovo ambito, la Robotica di servizio, che si caratterizza per essere attualmente in una fase di importante espansione e rappresenta uno dei più promettenti trend tecnologici emergenti.

Ricordate lo scenario che aveva previsto Bill Gates in un articolo“A. Robot in Every Home” (Un robot in ogni casa) pubblicato nel 2007 sulla rivista Scientific American?  Già da allora il fondatore di Microsoft immagi­nava che entro il 2035 macchine intelligenti si sarebbero occupate della vita domestica al fianco dell’uomo. Oggi possiamo dire che accanto alla profezia del fondatore di Microsoft  la nuova sfida assume anche altre caratteristiche e la prospettiva è di avere un robot ovunque.

Martin Hägele, direttore del dipartimento di sistemi robotici e assistenziali dell’Istituto Fraunhofer prevede “ Nel futuro ci attendono robot domestici estremamente complessi con capacità nettamente superiori e ambiti di impiego più ampi ”.

Secondo la Federazione Internazionale di Robotica (IFR) un robot di servizio è “un robot che opera in maniera autonoma o semi-autonoma per compiere servizi utili al benessere degli esseri umani, escludendo l’ambito manifatturiero”.

Una nuova generazione di robot intelligenti capaci di convivere con noi e sostenerci nella vita quotidiana sia in casa che al lavoro in molteplici attività, in grado di liberare l’uomo da attività pericolose e nel contempo migliorare la qualità della vita..

Secondo l’IFR (International Federation of Robotics), la robotica di servizio professionale continuerà a crescere a ritmi sostenuti: entro il 2018 si prevede che verranno venduti 150 mila esemplari con un fatturato di circa 20 miliardi di dollari: le maggiori applicazioni civili sono in agricoltura, logistica e medicina.

I dati dell’IFR indicano che nel mercato delle vendite   di robot di servizio professionali   sono aumentate del 24 percento nel 2016 con un ulteriore incremento del 17 percento  nel   2017 e per il 2018 è previsto un incremento del 20-25 percento. Gli analisti prevedono che entro la fine del decennio nelle case entreranno oltre 42 milioni di robot con compiti di intrattenimento e lavori domestici. 

Ambiti di applicazione della robotica di servizio

Il mercato della robotica di servizio è in continua evoluzione e i robot di servizio stanno conquistando sempre più settori applicativi. Dagli usi professionali a quelle in ambito personale/domestico.

Nel primo caso abbiamo robot che operano in ambienti naturali (terra, mare e spazio) per operazioni di salvataggio, soccorso e sicurezza, droni e robot subacquei . In ambienti artificiali (ufficio, ospedali, infrastrutture urbane) ritroviamo diverse tipologie: robot per pulizie professionali, per costruire e demolire infrastrutture urbane , per indagine archeologica , per ispezione e manutenzione , robot in ambito medico per chirurgia e la riabilitazione medica ( i robot come dispositivo fisioterapico a domicilio),  nella logistica.

Per uso personale e compiti domestici i robot , in particolare gli umanoidi che sembrano essere i più adatti, sono  validi collaboratori capaci di affiancare e aiutare   gli anziani a casa o per intrattenere i nostri bambini.  Una vera e propria  ricaduta sociale della robotica che vede queste macchine  in grado di  muoversi agevolmente in ambienti domestici o lavorativi e interagire con l’uomo. Teniamo presente che in Europa le previsioni indicano che nel 2060 l’età media delle persone supererà i 47 anni rispetto ai 41 del 2010. Una popolazione che  avrà sempre più bisogno di welfare e di concreti aiuti che possono arrivare dalla scienza e dalle innovazioni tecnologiche e un contributo  fondamentale sarà quello apportato dalla robotica . 

Tutte le ultime novità nella robotica di servizio professionale saranno in vetrina ad Automatica dal 19 al 22 giugno 2018 a Monaco di Baviera un punto d’incontro internazionale nel settore dell’automazione e importante rassegna mondiale di robotica.

Robotica logistica

La robotica di servizio nel settore della logistica rappresenta un mercato in ascesa per effetto di un importante aumento dell’e-commerce che ha reso necessario  ampliare le potenzialità logistiche e in particolar modo per quello che concerne  le soluzioni alle complessità sempre crescenti del supply chain management.

Secondo un recente report di DHL Trend Research (“Robotics in Logistics – A DPDHL perspective on implications and use cases for the logistics industry”) a venire in aiuto agli operatori della supply chain saranno i robot  che potranno affiancare gli umani in alcune operazioni.

Sempre nel report  si legge: " Un robot utile in ambito logistico richiede una complessità di ben altro livello deve poter vedere e individuare oggetti, afferrarli, muoversi per trasportarli da un luogo a un altro, e avere una mente capace di coordinare tutto questo ".

Investimenti nella ricerca,  alimentati da startup specializzate, sono sostenuti da colossi come Google o Amazon. Quest’ultimo già dal 2015 ha organizzato la prima edizione dell’Amazon Picking Challenge: una competizione su scala mondiale indetta per la scelta di un robot in grado di gestire l’automatizzazione dei magazzini. 

I robot potrebbero venire in aiuto agli esseri umani impiegati nella supply chain, affiancandoli in varie operazioni: robot utilizzati  per il carico e scarico di veicoli e container, robot per prelevare singoli oggetti e portare nel punto giusto per il carico tutti i pacchi che compongono una spedizione, co-packing e personalizzazione attività. Ora ci sono robot che sono in grado di fare tutto questo, per esempio Baxter di Rethink Robotics, un automa collaborativo che “apprende” un’attività semplicemente se il suo braccio viene guidato a farla. Amazon ha calcolato che per ogni spedizione un addetto percorre da 7 a 15 miglia e per questo ha acquisito Kiva Systems , specialista di robot semoventi usati nei magazzini capace di spostare scaffali di circa 1,80 per 1,20 metri.

Connessi all'intelligenza artificiale del sistema di gestione del magazzino i droni magazzinieri  raggiungono lo scaffale con il percorso più breve evitando in tal modo di effettuare lunghi spostamenti nei magazzini.  Nel nuovo  i magazzino di Amazon c’è anche il Robo-Stow, uno dei bracci robot più grandi al mondo  che permette di dimezzare i tempi per lo scaricamento di un rimorchio.  

A livello di ricerca ricordiamo il progetto Refills  dell’Unione Europea  dove Refills è un robot magazziniere sviluppato sotto il coordinamento del Consorzio di Ricerca per l’Energia e l’Automazione e le Tecnologie per l’Automatismo (Create) capace di gestire gli ordini e aiutare i commessi dei negozi ed in grado di svolgere il ruolo di magazziniere, aiutando i commessi e gestendo anche gli ordini. Un progetto che ha l’obiettivo di trovare  innovative soluzioni di robotica modulare utilizzabile  per un’ampia gamma di processi di logistica grazie a sistemi robotici mobili in stretta e intelligente collaborazione con gli esseri umani. Tecnologie innovative  per ridurre i costi e aumentare l'efficienza.

Interazione uomo-robot

Il crescente aumento dei robot di servizio per usi personali e domestici pone con maggiore evidenza tutti gli aspetti legati alle esigenze che derivano dall’interazione uomo-robot.

L’interazione deve essere il più naturale possibile e i robot umanoidi, che condividono la morfologia umana , cognitivamente offrono un’interazione naturale utilizzando: espressione facciale, postura del corpo, gesti, direzione dello sguardo e modulazione della voce.

Anche i meccanismi di comprensione non verbale sono oggetto di studi che appartengono alle neuroscienze e interessanti sono gli aspetti che riguardano le loro possibili applicazioni anche in contesti robotici per migliorare l’interazione uomo-macchina.

All’Istituto Italiano di Tecnologia di Genova il programma di ricerca Robotics , tra le linee  coinvolte include l’attività dell’Unità di Ricerca “Robotics, Brain and Cognitive Sciences” dove la ricerca ruota attorno allo studio dell’interazione fra umani e robot a partire dallo studio dei sistemi percettivi, motori e cognitivi del cervello umano. 

Giorgio Metta, direttore del dipartimento IIT “iCub Facility”, guida lo sviluppo del robot umanoide iCub progettato specificatamente per supportare la ricerca nel campo dell'intelligenza artificiale (AI). Un robot che impara dall'esperienza e con il quale studiare come realizzare sistemi capaci di comunicare e interagire con le persone nel modo più naturale possibile. iCub è  in grado di   camminare, sedersi e manipolare gli oggetti ed ha un ottimo approccio empatico rispetto all’impatto umano.

«Tra vent'anni avremo un sistema come l'iCub in grado di imparare da me come io ho imparato da mio padre. iCub si comporterà come un apprendista. Non credo sia un futuro troppo lontano, è solo una questione di tempo» sostiene il prof. Giulio Sandini direttore del Dipartimento di Robotica. Obiettivo finale della ricerca:  un robot in grado di fare in futuro cose utili per l’uomo. 

Robot di servizio integrati nell’ambiente

L’evoluzione della robotica all’interno di un mondo sempre più connesso rappresenta oggi uno dei trend più innovativi per il futuro.

Marco Gaspardone, project manager in Telecom Italia per l’innovazione Research & Prototyping, sostiene che il dato più interessante è che” la robotica si sta aprendo verso la rete. I robot che ci puliscono la piscina o che ci tagliano l’erba del prato sono già esempi di robot di servizio funzionanti e il loro software può essere pensato per una classe intera di macchine e quindi gestito in una prospettiva cloud “.

Sappiamo come in  contesti  umani,  che si caratterizzano per essere molto dinamici ed incerti, il robot non è in grado subito di conoscere  l’ambiente in cui si trova trattandosi di un  ambiente non strutturato .

A differenza dei robot industriali il lavoro che deve saper esibire un robot che opera con l’uomo è senz’altro più difficile e richiede una programmazione e algoritmi decisamente più complessi.

I robot integrati nell’ambiente tramite sensori e attuatori diventano sistemi cyber-fisici (CPS) in cui la parte “cyber” e la parte fisica sono strettamente e dinamicamente integrate e che attraverso   la cloud robotics  saranno in grado di riconfigurarsi in automatico e consentendo in tal modo una migliore definizione dei processi .

La robotica di servizio potrà essere“the next big thing”?

La robotica di servizio è oggi un settore emergente dove i progressi sono stati possibili anche agli  sviluppi di nuove tecnologie abilitanti come i sistemi embedded (computer miniaturizzati integrati in un dispositivo fisico in modo da controllarne le funzioni tramite un apposito programma software) e i progressi della parte sensoristica  con l’obiettivo di realizzare una nuova generazione di robot  intelligenti capaci di sostenere gli esseri umani nelle attività lavorative e nella vita quotidiana per essere “collaboratori” attenti, amichevoli e affidabili.

Ricercatori ed analisti cercano di predire quale sarà the next big thing che “rivoluzionerà” il nostro modo di vivere e, se è sempre difficile guardare al futuro e fare previsioni, alcuni espert di mercato sostengono  che la robotica di servizio possa essere “The Next Big Thing”, dopo la telefonia mobile la “prossima grande cosa”  destinata a rivoluzionare le nostre vite.

 

 

 

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