In quanto ramo industriale in rapido sviluppo e orientato alle soluzioni, la robotica mobile unisce scienze ingegneristiche, informatica, ma anche scienze cognitive, intelligenza artificiale e molte altre discipline. Solo grazie alla collaborazione di tutti questi settori specialistici diventa possibile gestire la complessità dei robot mobili. Questi sono in grado di muoversi autonomamente e di svolgere determinate azioni. Pertanto, gli aspetti chiave della robotica mobile sono oltre alla mobilità anche l’autonomia, ovvero l’indipendenza del robot dall’intervento umano. In questo contesto si distingue perlopiù tra apparecchi semiautonomi e completamente autonomi, mentre l’autonomia è definita prevalentemente in funzione dell’alimentazione elettrica del robot. Se serve un’alimentazione esterna, come ad esempio una stazione di ricarica, l’autonomia è considerata limitata.  

Sebbene la robotica mobile si trovi attualmente ancora ad uno stadio di sviluppo precoce, prototipi e primi prodotti in serie hanno iniziato a diffondersi da diversi anni nei settori più disparati. Con gli aspirapolvere mobili e quasi completamente autonomi la robotica mobile è entrata a far parte della vita quotidiana. Le innovazioni nel settore dell’intelligenza artificiale e la loro interconnessione in futuro contribuiranno ad aumentare enormemente la rilevanza e l’impiego dei robot mobili autonomi. 

Da stazionari a mobili – la robotica nel corso del tempo

Mentre per molti anni la robotica era focalizzata su caratteristiche quali l’efficienza, la ripetibilità e la velocità, da un po’ di tempo hanno acquisito altrettanta importanza anche altri criteri basati sulle trasformazioni industriali. In quasi tutti i settori, ma soprattutto nel settore produttivo, i requisiti fondamentali dei moderni robot sono tra l’altro la flessibilità, l’adattività e un’azione prevalentemente autonoma. Alla luce delle caratteristiche enunciate diventa chiaro che sviluppo e progresso dell’industria si basano in ampia misura sulla robotica mobile e su tecniche di automazione affini. Ma a trarne vantaggio non è solo il ramo industriale – in futuro le innovazioni della robotica influiranno su tutti gli aspetti della vita. 

Robotica mobile e tecnologia robotica classica a confronto

A prescindere dalle analogie di base, la robotica mobile, che costituisce una sorta di evoluzione dei sistemi esistenti, si differenzia per molti aspetti dalla robotica classica. Partendo dai robot industriali è possibile illustrare in modo chiaro i nuovi orientamenti e le differenze preponderanti. A subire una trasformazione enorme è soprattutto la rilevanza e l’impiego variegato dei sensori. Poiché i robot classici si basano quasi esclusivamente su un modello predeterminato, non sono in alcun modo autosufficienti. Viene quindi meno l’utilità di fondo dei sensori, poiché sussiste un basso grado di incertezza. La robotica mobile, in compenso, si affida ampiamente ai più diversi tipi di sensori – si utilizzano pertanto telecamera, scanner laser, ultrasuoni e altre tecnologie. Solo in questo modo i sistemi della robotica mobile sono in grado di reagire autonomamente agli eventi spontanei.

Una differenza elementare si rileva anche nella programmazione. La robotica mobile si basa su regole e può essere descritta come orientata al compito, mentre i robot industriali classici sono dotati di un software specifico costituito da una catena di comandi rigida. In combinazione con sensori complessi la programmazione relativamente libera rappresenta la base per consentire agli apparecchi mobili di pianificare ed eseguire i loro movimenti in autonomia. Di conseguenza, l’andamento dei movimenti della robotica mobile dipende dai cambiamenti dell’ambiente. Generalmente i robot classici ripetono sempre la stessa operazione.

La postazione fissa dei robot industriali tradizionali fa sì che questi lavorino sempre in uno spazio conosciuto, che subisce solo pochissime variazioni. La robotica mobile è concepita per un uso più variabile; infatti, grazie alla propria percezione e ai valori empirici, gli apparecchi autonomi sono in grado di esplorare autonomamente nuovi ambienti. Le informazioni acquisite sono sottoposte a ulteriore elaborazione e rappresentano la base per futuri movimenti nel relativo ambiente. L’“intelligenza” programmata della robotica mobile le consente di reagire a eventi ed errori non previsti e di trovare eventualmente soluzioni alternative. Di fronte alle stesse problematiche i robot industriali tradizionali interrompono il loro processo ed emettono un messaggio d’errore.

Caratteristiche della robotica mobile 

  • Percezione grazie ai sensori
  • Capacità di adattamento in caso di cambiamenti nelle condizioni ambientali
  • Navigazione, pianificazione e azione autonome
  • Software /programmazione orientati al compito 

Sensori e attuatori alla base della robotica mobile

L’ossatura di ogni robot mobile è costituita oltre che dal software e dall’elettronica di controllo anche da sensori e attuatori. I sensori servono ad acquisire varie informazioni e dati necessari alla localizzazione e alla pianificazione dei movimenti. I sensori all’interno del robot – ad esempio indicatori di tensione, termometri e ricevitori radio – forniscono informazioni sull’attuale stato del sistema. I sensori esterni integrati nella robotica mobile, quali pulsanti, lettori di codici a barre, sensori di coppia e di accelerazione, forniscono al sistema i dati necessari per la sequenza dei movimenti.

Gli attuatori sono responsabili dell’attuazione dei comandi. Anche loro agiscono internamente o esternamente. Gli attuatori interni modificano lo stato del sistema; ad esempio ventola e riscaldamento regolano la temperatura interna. Gli attuatori esterni invece, quali motori e pompe, consentono al robot di muoversi o di svolgere attività tramite manipolatori, come il braccio del robot. 

Robotica mobile e i suoi settori di applicazione

La gamma di applicazioni della robotica mobile è praticamente illimitata, poiché grazie alla tecnologia intelligente e alla modalità di lavoro autonoma gli apparecchi consentono un uso versatile. Il loro impiego va ben oltre gli stabilimenti produttivi – la robotica mobile occupa un posto anche nelle situazioni quotidiane. Ne sono un esempio gli aspirapolvere semiautonomi. Proprio come i loro predecessori classici puliscono il pavimento di casa con l’aiuto di un ventilatore che produce una depressione e aspira quindi le particelle di sporco. Contrariamente ai modelli condotti a mano, gli aspirapolvere autonomi non hanno bisogno della presenza dell’uomo, bensì seguono uno schema di movimento preprogrammato e grazie ai sensori reagiscono in modo dinamico agli ostacoli, p.e. gradini. I modelli in questione risultano di norma limitati solo per quanto riguarda l’alimentazione elettrica.

Nell’ambito delle produzioni industriali la robotica mobile trova un uso sempre più frequente nel settore dei trasporti. Se per la produzione occorre trasportare i materiali necessari verso una determinata macchina per la lavorazione o pezzi in magazzino, speciali robot si occupano del trasporto. La modernizzazione di strutture e processi logistici aumenta l’efficienza, riduce i costi a lungo termine e contribuisce a creare un ambiente di lavoro più sicuro. Quale elemento di congiunzione tra le singole fasi di lavoro, la robotica mobile costituisce già oggi una componente importante della cosiddetta fabbrica intelligente.

Tra i settori di applicazione della robotica mobile rientrano inoltre la prevenzione del terrorismo, la protezione civile e il settore militare. Che si tratti di interventi sul fondo marino, del disinnesco e dello sgombero di un ordigno esplosivo o di un drone nell’aria – i robot semiautonomi svolgono compiti ritenuti pericolosi per l’uomo. Altri campi di applicazione della robotica mobile sono tra l’altro l’economia agraria e la circolazione pubblica completa di veicoli a guida autonoma.

Sinonimi

Robot mobile autonomo