Di Jeremy Cook
Fin dall'antica leggenda greca di Talos, il robot mitologico che proteggeva l'isola di Creta, l'essere umano sogna di utilizzare l'intelligenza artificiale per semplificarsi la vita. L'invenzione del transistor e la successiva esplosione della potenza di calcolo disponibile, come nel caso dei robot mobili autonomi, hanno fatto di quest'idea una realtà.
Che cosa sono i robot mobili autonomi?
I primi robot mobili erano esperimenti di laboratorio, come il robot Shakey, sviluppato negli anni '60 presso lo Stanford Research Institute. I dispositivi sperimentali hanno dato vita a robot mobili che possono essere utilizzati in applicazioni reali, come il robot postino della serie televisiva The Americans, trasmessa da FX. Questi dispositivi, talvolta problematici, sono arrivati sul mercato a partire dagli anni '70. Pur essendo robotici, i robot postini sono considerati AGV, vale a dire dei veicoli a guida autonoma, che seguono un percorso prestabilito incorporato nel pavimento.
Gli AGV sono limitati in termini di flessibilità e applicazioni. Grazie a una migliore tecnologia dei sensori e a una potenza di calcolo enormemente migliorata, gli AGV hanno lasciato il posto agli AMR, o robot mobili autonomi. I dispositivi di questa classe comprendono l'ambiente circostante e vi si muovono senza l'intervento diretto dell'uomo. Non hanno bisogno di un percorso predeterminato, perché sono in grado di percepire l'ambiente, creare un modello interno e calcolare un percorso ottimizzato per portare a termine le attività.
Questi robot sono in grado di reagire ai cambiamenti nelle condizioni del magazzino o dell'ambiente esterno e di collaborare con altri robot e persino con gli esseri umani. I calcoli possono essere eseguiti all'interno dei robot o tramite risorse informatiche locali presso l'edificio in cui operano. I robot mobili autonomi possono anche sfruttare il cloud computing per garantire prestazioni ottimali.
Robot mobili automatizzati e relative applicazioni
Sebbene in passato gli AGV fossero dispositivi di nicchia (i robot postini non erano esattamente all'ordine del giorno), oggi stiamo assistendo a una proliferazione dei robot mobili autonomi grazie alle applicazioni nella gestione del magazzino, in particolare presso Amazon. Dalla loro introduzione nel 2012, il colosso del magazzinaggio e delle consegne ha installato nelle sue strutture oltre 350.000 robot.
L'automazione ha permesso ad Amazon di stoccare nei suoi magazzini il 50% di articoli in più, che vengono recuperati 3 volte più velocemente di prima. Il costo di evasione degli ordini è diminuito del 40% e l'automazione delle attività ripetitive consente ad Amazon di ottimizzare le procedure per ridurre gli incidenti con lesioni.
La flotta di robot mobili automatizzati di Amazon è costituita principalmente da robot bassi, che somigliano a dei Roomba più aggiornati. Questi robot scivolano sotto gli scaffali dell'inventario, chiamati pod, prelevano i prodotti con un martinetto integrato e li portano ai lavoratori umani a una velocità di circa 4,8 chilometri orari. I lavoratori possono quindi recuperare i prodotti senza dover percorrere in lungo e in largo il magazzino. Anche se a un osservatore casuale un magazzino robotizzato può apparire caotico, i movimenti sono coordinati da un controller centrale che permette agli AMR di arrivare a destinazione.
Dopo il magazzinaggio con l'aiuto degli AMR, il passo successivo consiste nel trasportare i prodotti alla loro destinazione finale. In questa fase vengono ancora impiegati prevalentemente conducenti umani. Tuttavia, nuovi dispositivi come il robot per le consegne a sei ruote di Starship Technologies e l'analogo robot Scout sperimentato da Amazon potrebbero consentire alle aziende di rinunciare del tutto all'uso di conducenti umani. I droni aerei potrebbero rappresentare un'altra fase di questa evoluzione.
Oltre a portare i prodotti da un luogo all'altro, gli AMR potrebbero essere implementati per eseguire ispezioni automatizzate, soprattutto in aree pericolose per gli esseri umani. In alcuni casi, infatti, ad esempio nelle profondità sotterranee, la supervisione umana diretta è ostacolata dalle interferenze RF. L'automazione sarebbe quindi essenziale. Scopri come la sanitizzazione a luce UV automatica di ospedali e applicazioni simili sia un compito che i robot possono svolgere (e non solo relazionare) senza l'interazione umana.
Come funzionano i robot mobili autonomi?
Con gli attuali progressi nel cloud computing e nell'elaborazione edge, il controllo dei robot è notevolmente migliorato. I robot devono disporre di informazioni aggiornate su ciò che li circonda, ottenute attraverso il rilevamento locale, e devono essere in grado di controllare il movimento grazie alla corretta configurazione di motori e azionamenti.
Queste tecnologie saranno fondamentali per la prossima rivoluzione dei robot mobili autonomi:
- Visione artificiale - Utilizza una o più telecamere per vedere come gli esseri umani. L'intelligenza artificiale, l'apprendimento automatico e l'elaborazione edge avanzata consentono funzionalità avanzate.
- LIDAR - Radar ottico. Genera una nuvola di punti per mappare l'area circostante in 3D.
- Edge computing basato su IA - I potenti moduli di elaborazione integrati nei robot mobili consentono di prendere decisioni in tempo reale senza la latenza legata all'accesso a risorse cloud lontane. La linea di SBC Jetson rappresenta un metodo molto diffuso per la sperimentazione con l'intelligenza artificiale edge.
- Rete wireless - Consente l'accesso alle risorse informatiche nel cloud e/o locali (a livello di struttura) e coordina più robot che lavorano come uno sciame.
- Driver motore - Controlla direttamente i motori dei robot.
Progettazione di robot mobili autonomi: un potenziale quasi illimitato
Anche se attualmente la tecnologia AMR riguarda soprattutto l'automazione dei magazzini, la robotica per la sanitizzazione a luce UV ha attirato molto l'attenzione all'apice della pandemia di COVID e oggi sono al vaglio applicazioni di pattugliamento mobile per la sicurezza.
La polizia di New York ha recentemente rivelato l'intenzione di iniziare a utilizzare un robot Knightscope K5 di circa 181 chilogrammi, alto circa 152 centimetri e dotato di ruote. Resta da vedere se il pubblico accoglierà o meno questo robot. La polizia ha già sperimentato un robot Spot nel 2021, che poi è stato rimosso dal servizio in seguito alle reazioni dell'opinione pubblica. Il nuovo robot Knightscope somiglia a un R2-D2 trasformato in un uovo gigante o, come ha osservato un commentatore, "la versione Disney di un Dalek".
Il settore delle forze dell'ordine può considerarsi ancora al sicuro per il momento, ma i robot mobili automatizzati continueranno senza dubbio a influire notevolmente sulle nostre vite. La domanda è se saranno visibili in pubblico o se rimarranno nascosti all'interno di magazzini e impianti industriali.
La progettazione di robot mobili autonomi coinvolge diversi componenti chiave, come motori DC senza spazzole (BLDC), sensori e alimentazione. Scopri questi prodotti e non solo su Arrow.com.
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