Robot collaborativi e social robot: a che punto siamo?

I robot della Maker Faire Rome 2022 confermano la tendenza della Ricerca a lavorare nella direzione dell’Affective Computing

 

Cobot agricoltore. Progetto “Canopies – Human Robot Collaboration” (Università degli studi Roma Tre, Università degli studi di Cassino e del Lazio meridionale, Sapienza Università di Roma)

 

Ce n’erano per tutti i gusti: robot bartender, robot “emotivi” per supportare l’apprendimento, robot amici, robot agricoltori… Dal 7 al 9 ottobre, nell’area dell’ex Gazometro Ostiense, la Maker Faire Rome 2022, con i suoi 300 espositori, ha fatto sfoggio di diversi esemplari di macchine, più o meno evolute, tutte accomunate dalla medesima caratteristica fondante: l’elemento della collaborazione con l’essere umano.

La Robotica è una scienza affascinante, in continua evoluzione, che abbraccia discipline molto diverse tra loro (Linguistica, Matematica, Psicologia, Elettronica, Meccanica, per citarne alcune). Ben lontana dai tempi in cui veniva perlopiù associata alla fantascienza, oggi è quanto mai reale: robot che aiutano a cucinare, pulire, socializzare e che si prendono cura delle persone sono diventati parte della nostra quotidianità.

Ma come ci siamo arrivati? Partiamo dalle basi.

 

Cos’è un cobot?

 

Il termine deriva da “collaborative robot”. Si tratta di macchine – spesso antropomorfe – concepite per interagire fisicamente con l’uomo in uno spazio di lavoro, anche senza barriere protettive, in contrasto con la maggior parte dei robot industriali adottati fino al 2008, che erano, invece, progettati per operare autonomamente, o con una guida limitata, ed erano protetti da barriere.

Ora qualche cenno storico.

Inventati nel 1996 da due professori della Northwestern University, J. Edward Colgate e Michael Peshkin, i cobot sono il risultato di un’iniziativa della General Motors – in particolare dal GM Robotics Center e dalla General Motors Foundation – tesa a trovare un modo per rendere i robot sicuri al punto da poter collaborare con le persone.

I primi cobot non avevano alcuna fonte interna di forza motrice che veniva, invece, fornita direttamente dall’operatore, per cui erano assolutamente sicuri per l’uomo. Negli anni, i robot collaborativi sono stati dotati di piccole quantità di forza motrice e si sono moltiplicati modelli e brevetti. Dal 1996 ad oggi questo genere di robot ha conosciuto una grande crescita nel settore dell’automazione industriale: le industrie automobilistica, chimica, elettronica e delle materie plastiche li hanno presto incorporati nei loro processi. A seguire sono stati impiegati sempre di più anche nell’industria logistica e alimentare.

Per le operazioni a basso valore aggiunto, che non richiedono l’intervento diretto di un essere umano, i robot collaborativi rappresentano lo strumento perfetto. Infatti, possono ripetere lo stesso movimento più volte per ore con la massima precisione e sono in grado di eseguire operazioni non ergonomiche, liberando gli operatori dai rischi per la salute associati a posture forzate, movimentazione manuale dei carichi e movimenti ripetitivi.

 

Robot barista. Progetto BRILLO, acronimo di “Bartending Robot for Interactive Long Lasting Operations” dell’Università di Napoli Federico II

 

L’Affective Computing

 

Alla Maker Faire Rome 2022, come accade da 10 anni, sono stati presentati diversi prototipi di cobot, con una grande differenza rispetto ai primi utilizzi che ho descritto: oggi molti modelli sono concepiti per migliorare l’apprendimento e l’interazione sociale. Si tratta, quindi, di robot “emotivi” o sobot (da “social robot”), non più destinati all’industria, ma ideati per assistere singoli esseri umani, per esempio bambini con problemi di apprendimento.

Anche qui, come ci si è arrivati?

Troppo complesso da spiegare e decisamente ambizioso sperare di farlo in poche righe.

In questo contesto vi basti sapere che una delle nuove frontiere della Robotica è sicuramente l’Affective Computing, come da definizione di Rosalind Picard, docente del MIT e pioniera della “programmazione affettiva”.

“I programmatori dei computer del futuro possono scegliere se continuare con lo sviluppo di computer che ignorano le emozioni o affrontare il rischio di creare macchine che le riconoscano, le comunichino e forse che anche le abbiano, almeno nei modi nei quali le emozioni aiutano nell’interazione intelligente e nei processi di decision making.”

(Picard, 2003)

L’Affective Computing si dirama in quattro possibili ambiti di Ricerca e conseguenti dimensioni applicative: l’espressione emotiva attraverso la rappresentazione di volti digitali che imitano le espressioni e l’emotività umana; il riconoscimento emotivo che permette alla macchina di ottimizzare l’esecuzione di compiti adattandosi allo stato emotivo dell’agente umano; la manipolazione emotiva, che si concentra sui modi per influenzare lo stato emotivo dell’utente nell’interazione con la macchina.

Da ultimo, la dimensione più complessa, la sintesi emotiva, che si prefigge di dotare l’AI di emozioni che sia in grado di “sentire”.

 

I robot della Maker Faire Rome 2022

 

Nella direzione dell’Affective Computing si muove, per esempio, Orazio, robot parlante facilmente programmabile in base alle specificità del soggetto che lo utilizza, progettato da Marco Picarella, docente di Robotica inclusiva per il sostegno didattico agli alunni con disabilità dell’Università degli studi di Padova, presentato alla Maker Faire Rome 2022.

La sperimentazione è ancora in corso ma, una volta ultimato, Orazio dovrebbe diventare uno strumento per esercitare le abilità sociali di bambini e ragazzi con disturbi dello spettro autistico, nonché un mediatore tra loro e familiari, amici e terapisti. Dotato di motori per muovere la testa e di speciali sensori, questo cobot è in grado di riconoscere specifiche parole e di rispondere.

 

Emorobot. Progetto dell’Università di Cassino e del Lazio meridionale e dell’Università degli studi di Salerno

 

Anche l’Università degli studi di Cassino e del Lazio meridionale e l’Università degli studi di Salerno hanno presentato alla fiera il comune progetto di un robot collaborativo con l’ambizione di favorire lo sviluppo delle abilità sociali nei bambini con disturbi dello spettro autistico. Si tratta di Emorobot, prototipo di robot open source equipaggiato con EmoTracker, software che utilizza un algoritmo di intelligenza artificiale per la ricognizione del livello di attenzione e per il riconoscimento delle emozioni. EmoTracker usa come input lo stream video proveniente da una webcam ed è in grado di rilevare età e sesso dell’utente, l’attenzione, grazie ai movimenti oculari, e le sei Basic Emotions identificate dalla Basic Emotion Theory.

“Non siamo ingegneri, facciamo parte del Dipartimento di Scienze umane”, ha sottolineato Fabrizio Schiavo, dottorando presso l’Università di Cassino, ai nostri microfoni. “Vorremmo far capire che è possibile realizzare progetti del genere senza essere tecnici specializzati. Ovviamente abbiamo predisposto il progetto per i bisogni dei bambini su base scientifica”.

Schiavo ha poi aggiunto: “Diamo la possibilità alle scuole di scaricare il software e, con un minimo di competenza, personalizzare il robot a seconda delle esigenze del contesto classe e del singolo alunno.”

 

 

Non solo disturbi dell’apprendimento: l’assistente robotico ospedaliero Robot-Assist è stato sviluppato per somministrare in modo giocoso terapie e pasti. Il progetto è nato durante un percorso di alternanza scuola-lavoro di Robotica all’Istituto tecnico Ferraris Buccini di Marcianise insieme all’idea di partecipare alle Olimpiadi di Robotica (competizione gratuita tra studenti per incoraggiare le potenzialità formative delle materie STEM) nella categoria “Robot per l’assistenza alla persona”.

Poiché i bambini ricoverati all’interno di una struttura ospedaliera, oltre alle cure mediche, necessitano di stimoli positivi che li rassicurino durante la degenza, Robot-Assist instaura un rapporto amichevole con loro e trasforma le visite e la somministrazione di terapie in un gioco.

Inoltre, è in grado di monitorare la temperatura, il battito cardiaco, i livelli di ossigeno del sangue e di trasferirli a medici e infermieri tramite collegamento Wi-Fi. Non solo: provvede alla distribuzione dei pasti e alla somministrazione dei farmaci in base alla persona identificata, minimizzando l’errore umano. Robot-Assist può funzionare sia autonomamente sia attraverso il controllo da remoto da parte di un operatore.

 

Robot collaborativo. Progetto dell’Università degli studi di Genova

 

Un altro cobot non applicabile in ambito industriale è quello presentato dall’Università degli studi di Genova: pensato per interagire con gli umani in scenari in cui c’è da assemblare qualcosa o trasportare piccoli oggetti, risulta limitato per certi utilizzi, ma ha delle caratteristiche che si prestano bene per esperimenti scientifici legati alla cooperazione uomo-macchina. Come mi ha spiegato il dottorando Valerio Belcamino, questo cobot è in grado di parlare, riconoscere e localizzare classi di oggetti nello spazio e muoversi, autonomamente o attraverso un telecomando.

Veniamo ora al progetto internazionale Canopies – Human Robot Collaboration (Università degli studi Roma Tre, Università degli studi di Cassino e del Lazio meridionale, Sapienza Università di Roma). Un’area verde, allestita, esclusivamente con materiali sostenibili, al centro degli spazi del Gazometro Ostiense, è stata teatro della presentazione al pubblico delle tecnologie innovative in corso di sperimentazione da parte dei ricercatori del Lazio.

Scopo della simulazione di alcune fasi della coltivazione arborea era mostrare come la combinazione di sensori e soluzioni meccaniche robotizzate possa essere di supporto al lavoratore agricolo e garantire la precisione di alcune fasi particolarmente onerose della procedura di coltivazione.

Sara Kaszuba, dottoranda della Sapienza, ha precisato ai microfoni di Radio Activa Plus: “L’obiettivo è realizzare una collaborazione tra robot e umani all’interno delle vigne attraverso due diverse tipologie di macchine. I robot agronomi, che cooperano con gli umani nelle attività di raccolta dell’uva e nella potatura, e i robot logistici, che sono, invece, responsabili del trasporto delle cassette d’uva e delle cassette di rami. Per potenziare l’interazione tra robot e umani stiamo valutando diverse soluzioni, come il parlato, spie luminose, l’utilizzo di suoni, che possano allertare e permettere all’operatore umano di comprendere immediatamente che cosa il robot sta facendo e lo stato del robot in sé. L’idea è di avere robot che riescano a effettuare la maggior parte del lavoro da soli, ma che, all’occorrenza, per esempio nelle operazioni più delicate, possano chiedere informazioni all’uomo.”

 

 

Un visitatore incuriosito dalla One Love Machine Band, realizzata dell’artista redesco Kolya Kugler a partire da pezzi di ricambio di vecchie automobili

 

Ad attirare l’attenzione dei visitatori della fiera anche cobot più giocosi, come Mini Sweet Maker, piccolo robot che prepara dolciumi ideato da Gianluca Patrassi durante il lockdown, oppure BRILLO, acronimo di Bartending Robot for Interactive Long Lasting Operations, progetto realizzato dal team di ricercatori del laboratorio Projects of Intelligent Robotics and Advanced Cognitive Systems dell’Università di Napoli Federico II insieme a Totaro Automazioni.

BRILLO è un robot in grado di preparare caffè e cocktail e intavolare conversazioni con i clienti su un’ampia gamma di argomenti (convenevoli sul tempo, politica, sport e così via).

Nel medesimo solco si inserisce Everybottender, progetto di EveryBotics, spinoff dell’Università di Cassino e del Lazio meridionale, che mi sono fatta raccontare qui.

 

 

Tra tanti stand dedicati alla Robotica c’era anche quello di Alessandro Giacomel, assistito da Daniela Chiandussi, davanti al quale campeggiava un curioso tavolino da meditazione 2.0.

Maker da anni, Giacomel si concentra sul coniugare tecnologia e arte. Nel tempo ha creato macchine che disegnano, che dipingono, che compongono poesie in modo casuale. All’edizione 2021 della Maker Faire Rome aveva presentato al pubblico il robot Russolino, che dipinge acquerelli, anche sulla base di opere realizzate da DALL-E 2. Mi ha parlato delle sue macchine qui:

 

 

Chi volesse scoprire gli altri robot presenti alla fiera può consultare l’elenco completo degli espositori dell’edizione 2022.

Sabrina Colandrea

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