Come d’istinto

Scritto da in data Giugno 21, 2023

Alcuni gesti sono immediati e repentini proprio perché istintivi. Permettono una risposta subitanea senza che, apparentemente, ci si pensi. Tra questi ci sono i gesti compiuti dalla mano, come afferrare e rilasciare oggetti. Qualcosa di naturale per una persona, ma non per un robot.

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I gesti dei robot

In robotica, riprodurre gesti e atteggiamenti umani è uno dei traguardi più ambiti. Soprattuto nei robot antropomorfi, riuscire a sostituire un movimento meccanico con un fluire delicato di movenze rende i robot stessi un po’ più simili a noi, riducendo il divario uomo-macchina che in molti casi, a livello psicologico, ha una valenza precisa. Basti pensare ai robot studiati per l’assistenza agli anziani o alle persone fragili, dove l’umanizzazione della macchina aiuta a tranquillizzare l’assistito e a farlo stare meglio.
Ma non è solo una questione di approccio all’umano, perché sinora il problema è stato che i gesti meccanici di un robot rendono alcune operazioni poco efficienti.
Il movimento, per esempio, di una pinza robotica – che sia utilizzata per gioco o per lavoro – segue in genere un tracciato preciso: una partenza, un gesto da compiere, un arrivo. Che il gesto sia compiuto correttamente o meno la programmazione del robot non cambia. E se dovesse non riuscire a portare a termine il compito programmato – come afferrare un oggetto – un’eventuale nuovo tentativo di fare lo stesso gesto inizierà da capo.
In buona sostanza, i robot non compiono gesti istintivi.

Un braccio robotico reattivo

Tutta questione di dati, spiegano i ricercatori del MIT – Massachusetts Institute of Technology –, dati che devono essere prima raccolti, in genere, attraverso videocamere o sensori, e poi elaborati per dare indicazioni precise al robot. Gli ingegneri dell’ateneo americano hanno lavorato proprio alla velocizzazione di questo passaggio tra raccolta ed elaborazione, creando una piattaforma che sapesse essere più reattiva. Hanno fatto ricorso a particolari attuatori che avevano sviluppato per un robot quadrupede progettato per adattare il proprio movimento a terreni differenti. La loro velocità e capacità di reazione li ha resi perfetti per il prototipo del braccio robotico che hanno poi ideato. Il cuore del sistema – la parte su cui si sono concentrati per sviluppare la reattività del robot – sono le dita: nello specifico, hanno dotato il braccio ad alta velocità di due dita multi articolate. Alla base del braccio è stata installata una videocamera, mentre sui polpastrelli delle due dita sono stati incorporati i sensori personalizzati.
Questi sono in grado di registrare rapidamente – più di duecento volte al secondo – tre parametri:

  • la vicinanza delle dita agli oggetti
  • la posizione di contatto delle dita su questi oggetti
  • la forza impiegata

Controllare i riflessi

Un sistema di pianificazione di alto livello elabora i dati visivi provenienti dalla videocamera, contrassegnando la posizione dell’oggetto che deve essere afferrato e impostando il percorso che il braccio robotico deve compiere per arrivare all’oggetto.
A questo punto subentra il controller dei riflessi. Ed è proprio questo a fare la differenza, perché grazie ad appositi algoritmi e alle misurazioni effettuate in tempo reale il robot, nel momento in cui non riesce ad afferrare l’oggetto, può eseguire repentinamente uno dei tre movimenti di “riflesso” previsti, proprio come farebbe un essere umano.
Questi tre riflessi, spiegano gli ingegneri del MIT, si attivano nell’ultima parte delle dita e permettono di rimaneggiare l’oggetto finché il robot non riesce ad afferrarlo; esattamente come avviene a noi umani quando sfugge la presa. La rapidità di risposta è possibile proprio grazie al fatto che i riflessi sono organizzati a un livello decisionale inferiore, senza coinvolgere il sistema di pianificazione di alto livello.

I ricercatori del MIT: Elijah Stanger-Jones, Hongmin Kim e Andrew SaLoutos – foto MIT, Jodi Hilton.

I test sui riflessi del robot

I test effettuati hanno dimostrato la buona rispondenza del robot a varie situazioni. Ha saputo adeguare presa e forza a oggetti diversi per consistenza e forma, adattandosi rapidamente a contesti differenti e portando a buon fine il compito per più del 90% delle volte.
Un secondo esperimento ha dimostrato, poi, che il robot potrebbe reagire al momento, anche senza avere alcun aggiornamento visivo sulla posizione dell’oggetto, ma riuscendo comunque a riadattarsi al contesto attorno a lui e a cercare l’oggetto finché non lo trova, esattamente come faremmo noi al buio tastando una superficie per trovare ciò che cerchiamo.
Il prossimo passo – spiegano gli ingegneri del MIT – sarà quello di introdurre nel sistema riflessi e manovre di presa più complessi, per permettere al robot di adattarsi a spazi disordinati e in continua evoluzione.

Musica: “With my own two hands” – Ben Harper
Foto in copertina: MIT, Jodi Hilton

 

 

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