Progettato H-1, primo robot con la pelle sensibile come quella umana. VIDEO

Scienze
Il robot umanoide H-1 (Astrid Eckert / TUM)

Il lavoro è stato eseguito dal team coordinato dal professor Gordon Cheng dell’Università Tecnica di Monaco. Obiettivo quello di creare una pelle che consenta di percepire l'ambiente circostante con maggiore sensibilità

La pelle sintetica sensibile consente ai robot di percepire il proprio corpo e l'ambiente circostante. Si tratta di una capacità cruciale se il loro scopo deve essere quello di stare a stretto contatto con le persone. E proprio grazie all’ispirazione della pelle umana, un team dell'Università Tecnica di Monaco (TUM) ha sviluppato un sistema che combina la pelle artificiale con algoritmi di controllo e lo ha utilizzato per creare il primo robot umanoide autonomo con la pelle artificiale su tutto il corpo, chiamato H-1.

Cellule esagonali

Questa pelle artificiale sviluppata dal professor Gordon Cheng e dal suo team è costituita da cellule esagonali delle dimensioni di una moneta da due euro, quindi grosse circa un pollice di diametro. Ciascun esagono è dotato di un microprocessore e di alcuni sensori per la rilevazione di parametri quali il contatto, l’accelerazione, la prossimità e la temperatura. Inoltre questa pelle artificiale consente ai robot di percepire l'ambiente circostante in modo molto più dettagliato e con maggiore sensibilità, il che li aiuta a muoversi in totale sicurezza rendendoli più sicuri quando si trovano vicino alle persone e dà loro la possibilità di anticipare ed evitare attivamente incidenti.

Circa 13mila sensori sul corpo

La capacità computazionale ha rappresentato finora l'ostacolo maggiore allo sviluppo di una pelle artificiale simile a quella umana che consentisse di avere robot sempre più sofisticati. La pelle umana, infatti, è dotata di 5 milioni di recettori: una pelle artificiale di pari complessità richiederebbe uno sforzo ingegneristico particolarmente notevole. Per ovviare a questa difficoltà, i ricercatori tedeschi hanno sviluppato una pelle hitech che usa potere computazionale solo quando le sue cellule si attivano in risposta a una variazione dei parametri che monitorano. In sostanza di tratta di un comportamento del tutto simile a quello dei recettori della pelle umana. La realizzazione del robot, di cui è stato pubblicato anche un articolo sulla rivista ‘Proceedings of IEEE’, ha previsto così singole celle che trasmettono informazioni dai loro sensori solo quando i valori vengono modificati. Questo comportamento è simile al modo in cui funziona il sistema nervoso umano che, ad esempio, permette di percepire un cappello quando lo indossiamo per la prima volta, ma consente di abituarsi rapidamente alla sensazione. Con l'approccio basato sugli eventi, Cheng e il suo team sono ora riusciti ad applicare la pelle artificiale a un robot autonomo a dimensione umana non dipendente da alcun calcolo esterno. Il robot H-1 è dotato di 1260 celle (con oltre 13.000 sensori) sulla parte superiore del corpo, sulle braccia, sulle gambe e persino sotto la pianta dei piedi. Questo consente al robot quella che gli esperti definiscono una nuova ‘sensazione corporale’. Con la possibilità, ad esempio, per H-1 di essere in grado di rispondere a superfici del pavimento irregolari e persino di bilanciarsi su una gamba.

Movimenti in sicurezza

Con la sua pelle speciale, H-1 può persino abbracciare una persona in sicurezza. È meno banale di quanto sembri: i robot possono esercitare forze che danneggerebbero gravemente un essere umano. Durante un abbraccio, due corpi si toccano in molti luoghi diversi. Il robot deve utilizzare queste informazioni complesse per calcolare i giusti movimenti ed esercitare le pressioni di contatto corrette. "Questo potrebbe non essere così importante nelle applicazioni industriali, ma in settori come l'assistenza infermieristica, i robot devono essere progettati per un contatto molto stretto con le persone", spiega Gordon Cheng. Il sistema della pelle è anche estremamente robusto e versatile. Poiché questa è costituita da cellule e non da un singolo pezzo di materiale, rimane funzionale anche se alcune cellule smettono di funzionare. "Il nostro sistema è progettato per funzionare senza problemi e rapidamente con tutti i tipi di robot", afferma Gordon Cheng. "Ora stiamo lavorando per creare cellule cutanee più piccole con il potenziale di poter essere prodotte in quantità maggiori", ha aggiunto il professore.  

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