La robotica è una disciplina che si occupa dello studio, progettazione, costruzione e utilizzo di robot. I robot sono macchine programmabili in grado di eseguire una vasta gamma di attività, sia fisiche che cognitive, in modo automatico o semi-automatico. L’obiettivo principale della robotica è sviluppare macchine in grado di assistere o sostituire le persone nelle attività per migliorare l’efficienza, l’accuratezza, la sicurezza e la produttività in vari settori.
Robot: come funzionano?
I robot attuali si dividono essenzialmente in due tipologie: i robot non autonomi e i robot autonomi, con tutte le relative sfumature nel mezzo. Vediamo in cosa differiscono :
- Robot non autonomi: si tratta di macchine gestite da un software che le istruisce in ogni aspetto riguardante le operazioni da effettuare. Possono essere in alternativa gestiti direttamente dall’uomo mediante sistemi di controllo remoto. Nel primo caso ritroviamo i robot industriali, attivi sulle linee di montaggio, mentre nel secondo caso un esempio classico è costituito dai droni controllabili a distanza, piuttosto che dai robot artificieri impegnati per ispezionare luoghi a rischio e disinnescare eventuali minacce potenzialmente letali per l’uomo.
- Robot autonomi: si tratta di macchine capaci di percepire, mediante appositi sensori, il contesto ambientale e di prendere decisioni funzionali alla situazione in cui si trovano ad operare. Questo è possibile grazie a vari sistemi di apprendimento, tra cui quelli basati sul machine learning e sulle tecniche di intelligenza artificiale. A differenza dei robot non autonomi, il software di un robot autonomo non agisce in maniera deterministica, ma consente alla macchina di autoapprendere grazie ai dati ambientali rilevati dai suoi sensori, in modo da regolare il suo comportamento in maniera sempre più affinata.
Parlando poi di evoluzione dei robot, si riconoscono 3 generazioni :
- Prima Generazione: macchine non autonome, capaci di svolgere soltanto sequenze di operazioni prestabilite, a prescindere dall’azione di controllo dell’uomo;
- Seconda Generazione: macchine autonome, capaci di rilevare i dati dall’ambiente e prendere decisioni grazie ai sistemi di apprendimento automatico. Si considera autonomo anche un robot che, pur chiamato a svolgere operazioni prestabilite, è capace di trovare delle soluzioni per portare a termine il proprio incarico qualora emergessero delle situazioni impreviste, tali da mutare le condizioni dello scenario di riferimento;
- Terza Generazione: macchine autonome dotate di sistemi di intelligenza artificiale che consentono di generare in autonomia algoritmi di apprendimento automatico e di verificare, appunto, in maniera autonoma la loro coerenza rispetto alle operazioni da eseguire in un dato contesto ambientale. Nelle configurazioni più avanzate, i robot autonomi possono infatti agire per raggiungere determinati obiettivi, a prescindere dalle operazioni necessarie per ottenere i risultati previsti.
Il funzionamento della Robotica coinvolge diverse componenti
Sensori: I robot sono dotati di sensori che raccolgono informazioni sull’ambiente circostante. Questi sensori possono essere fotocellule, telecamere, sensori di prossimità, ecc.
Unità di elaborazione: I robot sono controllati da computer e unità di elaborazione che analizzano i dati provenienti dai sensori e decidono quali azioni intraprendere.
Attuatori: Gli attuatori sono le parti meccaniche del robot che eseguono le azioni fisiche. Possono essere motori, pistoni, bracci, pinze, ecc.
Programmazione: I robot sono programmati per eseguire specifiche azioni. La programmazione può essere basata su codice o attraverso interfacce grafiche, e può variare da azioni molto semplici a comportamenti più complessi.
Vantaggi delle applicazioni della robotica
Sulla base di vari percorsi di ricerca e sviluppo, nel corso degli anni la robotica si è diffusa in ambiti molto differenti tra loro, trovando percorsi di specializzazione sempre più verticali, al punto da meritare narrazioni specifiche.
La robotica si configura attualmente quale un denominatore comune tecnologico che vede i più importanti produttori attivi in più settori. Le differenze sono spesso invisibili. Sulla base di un hardware simile, se non identico, oggi possiamo ritrovare un braccio robotico sia in ambito industriale che a servire cocktail in un bar di tendenza.
A fare la differenza è molto spesso la componente software, che determina il modo e l’autonomia con cui il robot risolverà l’esigenza di ogni applicazione. Lo stesso braccio robotico, sulla base delle differenti istruzioni ricevute, può infatti rivelarsi funzionale in tantissimi contesti.
Robotica in campo medico
L’ambito sanitario è caratterizzato da tantissime attività che possono essere efficientate dall’automazione. Basterebbe questa considerazione a farne un campo d’azione privilegiato per la robotica. Le sue applicazioni sono infatti in continua crescita, al punto che la robotica medica sta iniziando a fare storia a sé. Si spazia dalla robotica chirurgica, in grado di assistere i medici nelle procedure che richiedono una precisione molto elevata, fino alla robotica di servizio, utile ad igienizzare ambienti ed apparecchiature in situazioni che potrebbero mettere a rischio l’operatore umano.
Robotica Industriale
La robotica per l’automazione è un concetto ormai profondamente radicato nella manifattura, dove è presente da molti decenni. La sfida attuale mira ad un ulteriore livello di evoluzione, all’insegna del paradigma dell’industria 4.0 [link interno], che vede la robotica quale una delle nove tecnologie abilitanti della fabbrica intelligente, interconnessa, capace di prendere in autonomia quelle decisioni contestuali utili ad ottimizzare l’intera filiera produttiva, per renderla sempre più sicura e sostenibile dal punto di vista economico, energetico ed ambientale.
La robotica industriale da un lato consente sia di sostituire l’uomo nelle operazioni pesanti e ripetitive sulla catena di montaggio, oltre ad assisterlo in maniera collaborativa nei processi che richiedono competenze specialistiche, come quelle legate alla manutenzione degli impianti.
La robotica in casa
Il robot domestico è il classico robot che hai in casa e non sai di avere, in quanto la sua diffusione ed il suo utilizzo è ormai talmente comune da identificarlo come un normale elettrodomestico. È il caso dei popolari robot per la pulizia dei pavimenti, come i celebri Roomba, capaci di gestire in autonomia le proprie operazioni, piuttosto che dei tagliaerba o dei robot da cucina.
La progressiva diffusione dei sistemi di domotica IoT (Internet of Things) consente inoltre di avere dei robot interconnessi, capaci di operare in sinergia per svolgere moltissime procedure, come la gestione dei sistemi di illuminazione, riscaldamento, trattamento dell’aria, antifurto, piuttosto che aperture e chiusure di porte ed avvolgibili. Tali sistemi possono agire in maniera autonoma o semi autonoma, tramite la nostra interazione con un assistente vocale e/o semplicissime app mobile.
Evoluzione e Futuro
La robotica sta continuamente avanzando con nuove tecnologie, come la robotica collaborativa (cobots), che consentono ai robot di lavorare fianco a fianco con gli esseri umani in modo sicuro e collaborativo.Il settore industriale ha sperimentato una vera e propria rivoluzione grazie alla robotica, migliorando l’efficienza produttiva, la qualità dei prodotti e la sicurezza sul lavoro. L’evoluzione continua della robotica promette ulteriori innovazioni e contributi significativi in molti settori in futuro.
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