I cobot possono essere istruiti manualmente da un operatore all’inizio, ma grazie ai sensori di forza/coppia i movimenti vengono digitalizzati per essere eseguiti autonomamente.
I sensori di forza/coppia di Bota Systems consentono ai robot di rispondere alle interazioni fisiche con precisione, rendendoli ideali per le attività che richiedono un controllo motorio di precisione come l’assemblaggio e la collaborazione uomo-robot.
di Anna Maria Porro
Negli ultimi anni, i progressi nell’intelligenza artificiale (AI) e nella robotica hanno trasformato radicalmente il modo in cui le macchine interagiscono con il mondo fisico. Uno dei contributi più significativi di questa evoluzione è l’integrazione del rilevamento della forza, che consente ai robot di percepire e misurare le forze percepite durante i task che devono effettuare.
Questo approccio rivoluzionario sta cambiando il modo in cui i robot apprendono e interagiscono con l’ambiente circostante, migliorando la loro precisione, adattabilità e capacità di svolgere compiti anche complessi.
CON L’AI ROBOT SEMPRE PIÙ INTELLIGENTI
I robot tradizionali erano programmati per eseguire compiti predefiniti in ambienti altamente strutturati, come le linee di produzione industriale. Tuttavia, questi robot erano limitati dalla loro incapacità di adattarsi a situazioni nuove o impreviste. Con l’introduzione dell’intelligenza artificiale, i robot sono invece in grado di apprendere dall’ambiente circostante e di prendere decisioni autonome basate su dati raccolti in tempo reale. L’AI consente loro di adattarsi a compiti più complessi e dinamici, migliorando continuamente le proprie prestazioni attraverso l’apprendimento automatico.
Grazie a tecniche avanzate come il machine learning e il deep learning, infatti, i robot possono identificare pattern e fare previsioni basate sui dati raccolti, senza dover essere pre-programmati. Per esempio, un robot dotato di AI può riconoscere oggetti attraverso telecamere e altri sensori di visione, e quindi interagire con l’ambiente in modo più naturale.
A differenza dei robot tradizionali, che si limitavano a eseguire compiti ripetitivi in ambienti controllati, i robot dotati di intelligenza artificiale possono affrontare una vasta gamma di situazioni, dal movimento in spazi che prevedono la presenza dell’uomo alla manipolazione di oggetti fragili.
MiniONE di Bota Systems è un sensore di forza/coppia a 6 assi compatto e leggero, progettato per robot di piccole dimensioni e droni.
APPRENDIMENTO PER RINFORZO O PER IMITAZIONE
Nel caso dell’apprendimento per rinforzo (reinforcement learning), il robot apprende come interagire con l’ambiente attraverso tentativi ed errori, ricevendo input positivi e negativi a seconda delle azioni compiute. Questo approccio si dimostra particolarmente efficace per i compiti fisici come la deambulazione, dove i robot devono bilanciarsi, camminare o correre su superfici irregolari. In questi casi, la sfida è come affrontare interazioni fisiche complesse, come, ad esempio, la manipolazione di oggetti delicati: i modelli simulati, infatti, non possono catturare completamente le dinamiche del mondo reale, rendendo più difficile per il robot sviluppare strategie efficaci da replicare.
Nel caso dell’apprendimento per imitazione (imitation learning), i robot imparano i movimenti osservando gli esseri umani eseguire determinate azioni, acquisendo competenze complesse senza passare attraverso un processo lungo e inefficiente di tentativi ed errori. L’apprendimento per imitazione risulta particolarmente utile in ambienti dinamici e non strutturati, dove i robot devono adattarsi a compiti variabili. In questo caso, il rilevamento della forza e il senso del tatto sono essenziali per capire quanta pressione o resistenza applicare durante l’esecuzione del compito.
RUOLO DEI SENSORI NELL’APPRENDIMENTO DEGLI UMANOIDI
Ed è proprio qui che entrano in gioco i sensori per il rilevamento della forza. I sensori di forza/coppia permettono ai robot di percepire e misurare le forze fisiche che incontrano eseguendo dei compiti. Questa capacità è fondamentale per i robot umanoidi, che devono affrontare una vasta gamma di interazioni fisiche con l’ambiente circostante, dalle superfici su cui camminano agli oggetti che manipolano. I sensori di forza/coppia forniscono ai robot un feedback in tempo reale, aiutandoli a regolare la loro forza e i loro movimenti in modo da evitare danni agli oggetti o lesioni agli esseri umani con cui interagiscono.
Per esempio, i robot umanoidi utilizzano i sensori di forza nei piedi e nelle articolazioni per mantenere l’equilibrio e la stabilità durante la camminata o la corsa. Quando camminano su superfici irregolari o incontrano ostacoli imprevisti, i sensori forniscono informazioni cruciali che consentono ai robot di regolare i loro movimenti per evitare cadute.
L’integrazione del rilevamento della forza nell’addestramento dei modelli aiuta i modelli di IA dei robot umanoidi a comprendere le interazioni fisiche tra il corpo e l’ambiente. Misurando le forze che un robot incontra, i sensori di forza contribuiscono a costruire l’intelligenza fisica, consentendo ai robot di eseguire compiti complessi di interazione sicura con gli esseri umani. In virtù di questo enorme valore aggiunto dato dai sensori, si stima che più del 30% del costo di un robot derivi dai sensori di forza/coppia a 6 assi e dai sensori di forza e di coppia a singolo asse.
I sensori di forza/coppia forniscono ai robot un feedback in tempo reale, aiutandoli a regolare la loro forza e i loro movimenti in modo da evitare danni agli oggetti o lesioni agli esseri umani con cui interagiscono.
APPLICAZIONI CHE RICHIEDONO DI MISURARE LA FORZA DI PRESA
Un altro ambito in cui il rilevamento preciso della forza è essenziale è dato dalle applicazioni collaborative uomo-robot. In molti contesti, come quello industriale, i robot collaborativi devono sapere come regolare la presa in base alla delicatezza dell’oggetto che stanno maneggiando, senza rischiare di danneggiarlo o romperlo.
L’assemblaggio di piccoli componenti, come nell’industria orologiera o nell’allineamento e montaggio di lenti ottiche, richiede una precisione elevata per evitare danni a superfici delicate. I cobot dotati di sensori di forza e coppia possono posizionare correttamente le lenti per garantire un taglio accurato senza compromettere il centro ottico. I robot collaborativi sono utili anche per eseguire test lungo la linea di produzione, verificando se i pezzi sono pronti per le fasi successive o controllando la qualità finale, come nel caso della resistenza delle coperture dei sedili delle auto.
Un’altra applicazione comune è data dalla lucidatura di pezzi in legno o metallo, un lavoro ripetitivo e potenzialmente pericoloso per gli operatori. Automatizzando queste operazioni, le aziende ottengono una finitura superficiale uniforme e di alta qualità. I cobot possono essere istruiti manualmente da un operatore all’inizio, ma grazie ai sensori di forza/coppia i movimenti vengono digitalizzati per essere eseguiti autonomamente, con controlli di qualità occasionali. Il sensore, insieme a una telecamera, fornisce un feedback in tempo reale sulla qualità, monitorando le forze applicate e assicurando una finitura sempre ottimale.
I SENSORI DI BOTA SYSTEMS E IL SENSO DEL TATTO DEI ROBOT
Bota Systems è un produttore di sensori di forza/coppia compatti ad alte prestazioni, progettati per migliorare le capacità dei robot in varie applicazioni. Questi sensori consentono ai robot di rilevare e rispondere alle interazioni fisiche con precisione, rendendoli ideali per le attività che richiedono un controllo motorio di precisione come l’assemblaggio, la manipolazione di oggetti fragili e la collaborazione uomo-robot.
Un esempio della tecnologia innovativa di Bota Systems è rappresentato dal sensore MiniONE, un sensore di forza/coppia a 6 assi compatto e leggero, progettato per robot di piccole dimensioni e droni. Offre un’elevata precisione nella misurazione di forze e coppie su tutti gli assi, rendendolo adatto a compiti delicati come la lucidatura, la sbavatura o la chirurgia assistita dai robot.
Bota Systems dispone di una tecnologia di rilevamento della forza all’avanguardia. Grazie ai sensori di forza/coppia di Bota Systems, i robot possono raggiungere una maggiore precisione, adattabilità e sicurezza, aprendo la strada a un’automazione più avanzata in un’ampia gamma di settori.
MiniONE è un sensore a sei assi semplice da installare tra il braccio robotico e quasi tutti gli organi di presa.
IL FUTURO DEI ROBOT? SEMPRE PIÙ INTELLIGENTE
L’integrazione del rilevamento preciso della forza nei robot abilitati dall’intelligenza artificiale non è priva di sfide. Una delle principali difficoltà risiede nell’accuratezza dei sensori stessi. I sensori di forza devono essere in grado di rilevare variazioni minime nelle forze applicate, mantenendo al contempo un’elevata affidabilità nel tempo.
Inoltre, l’elaborazione dei dati generati dai sensori di forza in tempo reale rappresenta un altro aspetto complesso da affrontare. I robot intelligenti devono infatti essere in grado di interpretare rapidamente grandi quantità di dati provenienti dai sensori per prendere decisioni tempestive ed efficaci. Infine, l’integrazione del feedback dei sensori di forza nei processi decisionali dell’AI è un compito complesso, poiché richiede lo sviluppo di algoritmi capaci di regolare in modo dinamico i comportamenti dei robot in base alle informazioni fisiche raccolte.
Nonostante le sfide siano numerose e non semplici, il futuro della robotica abilitata dall’AI e dal rilevamento preciso della forza è roseo. Le innovazioni tecnologiche stanno spingendo verso lo sviluppo di sistemi avanzati di feedback tattile, che permetteranno ai robot di avere una percezione più sofisticata del mondo fisico. Inoltre, la fusione di dati provenienti da diversi sensori, come quelli visivi, uditivi e tattili, fornirà ai robot gli strumenti per elaborare e apprendere movimenti complessi. ©TECNELAB
Il sensore di forza/coppia Bota Systems SensONE T5 triplica la sensibilità dei cobot con payload leggero.
