Robotica collaborativa: verso un nuovo paradigma

Non sarà una nuova generazione di robot quella che affiancherà l’uomo in molte mansioni, ma l’unione di due tecnologie: meccatronica e visione cognitiva [...]
Andrea Zanchettin

Professore associato del Politecnico di Milano

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La robotica collaborativa è ormai realtà da una decina d’anni e trova spazio in diverse applicazioni che vanno dal carico di macchine utensili al controllo di qualità, passando per il confezionamento a fine linea.

La facilità di installazione e il rapido ritorno di investimento hanno rappresentato, negli ultimi anni, i principali fattori di crescita di questa tecnologia che sta ritagliandosi un ruolo sempre meno marginale nel più ampio settore della robotica.

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Robotica collaborativa, mercato, storia e prospettive

Secondo il Dipartimento di Statistica dell’International Federation of Robotics (IFR), le installazioni di robotica collaborativa rappresentano infatti una quota di mercato in costante crescita, dal 2.8% del 2017 al 4.8% del 2019. Questo si verifica principalmente in nuovi mercati e per nuove applicazioni e in minima parte sottraendo quote alla robotica più tradizionale.

Le primissime installazioni di robotica collaborativa erano concepite per sollevare completamente l’uomo da mansioni logoranti, pericolose, oppure a poco valore aggiunto. Dalla semplice manipolazione di oggetti fino al più recente utilizzo in saldatura, le principali funzionalità utilizzate di questi robot sono state senz’altro la facilità di utilizzo, di programmazione, e di riprogrammazione. La collaboratività viene percepita maggiormente nelle fasi di installazione e di insegnamento di una nuova mansione. Per gli addetti ai lavori si parla infatti di coesistenza, più che di cooperazione tra uomo e robot[1].

Ma questo paradigma di sostituzione avrà vita breve. Infatti, secondo una ricerca di McKinsey & Company[2], meno del 5% delle mansioni è completamente automatizzabile, quantomeno con la tecnologia attuale, mentre più del 40% lo è per almeno il 50%. Ne consegue che ci dovremo aspettare, come vera collocazione della robotica collaborativa, l’affiancamento della persona in mansioni soltanto parzialmente automatizzabili.

L’adozione della robotica collaborativa nelle aziende

Sarà solo questione di tempo? Dovremo semplicemente attendere il tempo che normalmente intercorre tra le prime installazioni di una tecnologia e la sua diffusione in larga scala? Oppure è una questione di tecnologia?

Probabilmente entrambe. Non sorprende infatti che un’analisi svolta da Boston Consulting rilevi che più del 90% delle aziende intervistate non sia ancora in grado di sfruttare appieno la robotica di nuova generazione[3].

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Una cosa però è certa: guardare al futuro significa prepararsi ad affrontare le sfide più complicate, ossia quelle applicazioni (decisamente in numero superiore, come abbiamo già visto) nelle quali l’uomo non potrà essere sostituito completamente da un’automazione, ma si dovrà necessariamente fare in modo che le due nature, quella umana e quella artificiale, convivano e siano funzionali l’un l’altra.

Ed è probabilmente qui che andrebbero concentrati gli sforzi di ricerca e innovazione. I robot sono equipaggiati di sofisticate tecniche per garantire la sicurezza degli operatori, certo, e le applicazioni vengono sempre certificate in base alla normativa. Ma la sicurezza non è l’unico fattore abilitante, seppure necessario, alla collaborazione tra uomo e robot.

In termini di collaborazione, in senso stretto, ci si aspetta qualcosa in più e che vada oltre la mera compresenza, talvolta anche saltuaria. Collaborare, dal tardo latino collabōrare che significa lavorare insieme, è un’attività relativamente semplice e naturale per due persone. Forse lo è anche tra due robot. Ma tra un uomo e un robot i livelli di efficacia e affidabilità non sono ancora soddisfacenti. Come mai? Unire due componenti così diverse tra loro, che parlano linguaggi così diversi, non è certo semplice.

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La comunicazione fra uomo e robot

Le persone non comunicano tra loro soltanto con il linguaggio naturale, lo fanno in tanti altri modi e non necessariamente in maniera verbale. I gesti, il linguaggio del corpo, l’espressività, sono tutti metodi di comunicazione facilmente interpretabili da una persona, ma di difficile comprensione da parte di una macchina.

Innanzitutto, stiamo parlando di robot che hanno capacità sensoriali assai limitate. Spesso e volentieri non sono dotati di sistemi di visione, se non saltuariamente e non certo per osservare il “collega umano”.

Osservare e comprendere, mettere in relazione spaziale e temporale gli elementi che costituiscono la scena, ad esempio lo spazio di lavoro, sono attività che compiamo naturalmente, senza nemmeno accorgercene. Ma come potrebbe farlo un robot?

Dal punto di vista degli “organi di senso” è presto detto. Abbiamo ormai raffinato le tecnologie per la visione artificiale, riuscendo a ottenere diversi megabyte (basti pensare che un cellulare di ultima generazione ha una fotocamera da almeno 12 megapixel) da un sensore di qualche centimetro quadrato. Ed in effetti non è la risoluzione delle immagini il vero problema, né tantomeno lo è il livello di dettaglio. Ad oggi il punto debole è la capacità di distinguere e mettere in relazione tra loro i diversi elementi che compongono una scena, un’immagine.

La visione cognitiva, ossia l’insieme di tecniche che vanno dall’analisi di immagini (computer vision) all’apprendimento artificiale (machine learning) costituiranno probabilmente la chiave di volta per un ulteriore sviluppo della robotica collaborativa. Sensori e telecamere, unitamente a sofisticati algoritmi, permetteranno ai robot di comprendere il contesto nel quale operano, e nel quale operano anche i loro “colleghi umani”. Saranno in grado di relazionarsi in maniera più semplice con l’uomo e saranno quindi pronti ad intervenire, laddove necessario, affiancando l’uomo senza sostituirlo completamente, in poche mansioni.

 

Video: Cos’è un cobot (collaborative robot)

Conclusioni

Non sarà quindi una nuova generazione di robot quella che finalmente affiancherà l’uomo in molte mansioni. Non sarà nemmeno questione di tempo, quello necessario per convincere anche i più scettici. Sarà l’unione di due tecnologie, la meccatronica e la visione cognitiva, ad aprire la strada ad applicazioni sempre più complesse che necessiteranno sempre di più sia della componente umana che di quella robotica.

 

Note

  1. Fraunhofer InstItute for IndustrIal engIneerIng (IAO), “Lightweight robots in manual assembly – best to start simply!”, 2016.
  2. McKinsey Global Institute, “A future that works: automation, employment, and productivity”, 2017.
  3. Boston Consulting Group, “Advanced Robotics in the Factory of the Future”, 2019.

 

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