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Mini-Robot per l'industria

Letteratura, cinema e fumetti ci hanno dato un’immagine dei robot come frutto di un grande sforzo tecnologico teso a sostituire o facilitare l’uomo nei compiti più difficili e ingrati della vita.

I robot , invece, nascono per gioco. Per ornare e divertire le corti europee più di trecento anni fa. Si chiamavano “automi” e venivano costruiti in modo da riprodurre sembianze e movenze di animali e uomini veri e propri.
Oltre al gioco e al puro desiderio di scoperta, dietro la nascita dei primi robot non sembrava esserci nessun’altra motivazione. Solo quella curiosità e libera speculazione che spesso parte da cose inutili per approdare a invenzioni rivoluzionarie.

Lontano dalle corti settecentesche, i robot di oggi sono diventati operai, servitori, chirurgi, o compagni di giochi, esploratori e operatori irrinunciabili in quasi tutti i settori produttivi. Ogni giorno se ne costruiscono di nuovi, più abili, intelligenti e versatili.
Soprattutto, oggi, se ne costruiscono di più piccoli, sull’onda di quella “miniaturizzazione” che caratterizza oggetti e metodi della produzione contemporanea: dall’informatica alla medicina.

Il Prin "Sistemi mini-robotici per applicazioni tecnologiche avanzate" è, a questo riguardo, un progetto focalizzato su una questione molto importante per l'industria contemporanea. Ci lavorano ricercatori di cinque università italiane con il coordinamento del prof. Massimo Callegari dell’Università Politecnica delle Marche.

Abili manipolatori
Le nostre mani sembrano non più adeguate alla costruzione dei prodotti di oggi. Troppo sensibili o troppo grossolane. Per questo, all’inizio, i robot hanno invaso le fabbriche dell’industria pesante – automobili in testa – per alleviare fatiche mentali e materiali, mentre ora si punta ai lavori più sofisticati.

Primo obiettivo della ricerca guidata da Callegari è quindi inventare meccanismi in grado di lavorare a questi livelli di raffinatezza: perché capaci di funzionare in spazi ridottissimi (campo di intervento) e con grande precisione (accuratezza).
Le misure possono essere tante, a seconda delle esigenze, classificabili in tre categorie principali:
  • i mini-robot agiscono in un campo di intervento di 10 centimetri con un’accuratezza di qualche micron o decina di micron;
  • i micro-robot muovono oggetti nel raggio di 10 millimetri con un’accuratezza superiore al micron;
  • i nano-robot funzionano in un campo di intervento di circa un decimo di millimetro, o meno, con un’accuratezza nell’ordine del nano-metro (un milionesimo di millimetro).
Man mano che le dimensioni si riducono le cose diventano più difficili, naturalmente, e non va dimenticato che a certi livelli di miniaturizzazione cambia anche la realtà: non è più solo la forza di gravità a condizionare le funzioni dei piccoli robot, ma entrano in gioco altre forze che noi non percepiamo, ma che hanno effetti non indifferenti.
Per questo il lavoro dei progettisti di mini-robot si sviluppa attraverso professionalità e competenze che vanno oltre l’ingegneria tradizionale.
Indispensabili
I mini-robot possono essere presenti e necessari in svariate situazioni. Invisibili, spesso, ma sempre più indispensabili: per le nostre comodità, servizi, sicurezze.

Il principale campo di applicazione industriale è quello dell’elettronica in cui vengono utilizzati per il mini-assemblaggio, la movimentazione di strumenti di misura, l’assemblaggio di componenti elettronici, la lavorazione della fibra ottica.
Senza di loro non avremmo i telefoni cellulari e i computer di uso quotidiano.
Applicazioni simili di mini-robot si hanno anche nell’industria meccanica. Ma se nel primo caso queste macchine operano in autonomia, nel secondo vengono spesso utilizzate come strumenti ausiliari dei robot tradizionali.

Fuori dalle fabbriche, i piccoli automi stanno crescendo in quell’area, detta della “robotica di servizio”, da cui dipende tanta parte del nostro benessere quotidiano: medicina, sicurezza, protezione civile, sorveglianza, esplorazione, tempo libero e così via.
Un settore relativamente giovane, questo, ma in costante sviluppo con milioni di esemplari venduti ogni anno. Qualche esempio.

In medicina i mini-robot sono diventati fondamentali per la chirurgia minimamente invasiva (Minimally Invasive Surgery) che consente di eseguire operazioni a rischio minimo per i pazienti.
Per la sicurezza i mini-robot sono stati usati per il disinnesco di ordigni o per scandagliare le macerie di un terremoto alla ricerca di eventuali superstiti.

Accanto all’uomo, lontano dalle catene di montaggio, sembra quasi che queste macchine debbano venirci incontro sviluppando le loro caratteristiche “umanoidi”.
Devono integrarsi nella vita di tutti i giorni ed è molto più difficile di quanto avviene in fabbrica. Qui, infatti, è l’ambiente che è stato costruito a “misura di robot”, e non viceversa.
La situazione è completamente strutturata, vive di automatismi e l’interazione uomo-macchina è standardizzata, costante, schematica.
Fuori dai capannoni industriali, invece, regna il disordine e per i progettisti di robot il lavoro si fa più complesso.
Un robot per amico
Al di fuori della linea di assemblaggio, influenzato da un ambiente poco o per niente strutturato, il robot assume sembianze e funzioni diverse. Dovrà interagire con una realtà con un grado di maggiore imprevedibilità. Dovrà essere dotato, insomma, di un livello elevato di sensorialità e intelligenza artificiale.

La robotica di servizio, dal punto di vista della ricerca, potrebbe rappresentare il viatico per arrivare al perfezionamento del cosiddetto Personal Robot, una macchina sempre più intelligente e in grado di interagire in maniera complessa con noi e con i luoghi in cui viviamo normalmente.
Un qualcosa di sempre più simile alla figura dell’androide che per anni è stata preconizzata in molte pagine di letteratura fantascientifica. Quasi un ritorno al futuro.