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Robotica: cos'è e come farla, corsi di studio e modelli di robot

Se fosse ancora vivo, Isaac Asimov sarebbe fiero dei traguardi raggiunti oggi con la robotica. In effetti, lo scrittore e ricercatore scomparso nel 1992 è stato uno dei primi uomini a immaginare i robot con le sue opere fantascientifiche. Opere che oggi sono molto più vicine alla realtà di quanto si possa immaginare.

Cos’è la robotica

Se si vuole utilizzare una sterile definizione, la robotica è quella branca dell’ingegneria che studia i metodi e le procedure che permettono a una macchina – ovvero a un robot, nel senso più ampio del termine – di svolgere una particolare operazione. È dunque una disciplina strettamente correlata alla programmazione, ma include anche conoscenze relative ad altre discipline, non per forza scientifiche.

La differenza che intercorre tra robotica e programmazione è sottile, ma mentre la programmazione ha l’obiettivo di consentire a un computer di eseguire un software e tutte le sue funzioni, la robotica “insegna” alle macchine a riprodurre il lavoro umano, ovvero un’attività fisica. E per la robotica sono spesso necessarie competenze di biologia, biochimica e persino filosofia.

Ambiti applicativi della robotica

I campi di applicazione della robotica sono pressoché infiniti: i robot possono essere utilizzati nell’arte, per creare nuove forme di ispirazione artistica, oppure possono svolgere i lavori di casa al posto dell’uomo (in questo caso si entra in un campo denominato “domotica”); questi strumenti possono essere adoperati nelle industrie, per svolgere lavori in maniera critica e intelligente (con eventuali possibilità di scelta se posti in certe situazioni), oppure possono essere realizzati in modo simile all’uomo – come nel caso degli umanoidi – implementando sistemi che li rendono capaci di interagire con l’essere umano, rispondendo a certi stimoli.

Si tratta, dunque, di un campo molto affascinante e vasto, che richiede ancora molta ricerca e molto sviluppo di tecnologie, ma che al contempo ha raggiunto risultati sorprendenti in pochissimi anni.

Ecco perché Isaac Asimov sarebbe fiero dei progressi della robotica degli ultimi anni: l’idea di una macchina intelligente e capace di interagire con l’uomo l’ha sempre affascinato; tuttavia, ce n’è ancora di strada da fare prima che le Tre Leggi della Robotica – da lui formulate – divengano realtà.

Come fare robotica

Pensare che la robotica sia una disciplina troppo lontana dalla propria persona, o che i propri figli non sarebbero in grado di applicarvisi, è un errore molto comune: il mondo dei robot è certamente complesso, ma non per questo inaccessibile.

Robotica per bambini: come iniziare

Bisogna sapere, ad esempio, che per fare robotica si può iniziare sin da piccoli. Se sei un bambino curioso di conoscere di più in merito ai robot, devi innanzitutto sapere che in commercio puoi trovare un robot giocattolo come Thumbs Up!, che può essere montato in 7 configurazioni diverse ed è alimentato con l’energia solare; oppure, Clementoni ha creato un robot umanoide e programmabile con semplici operazioni grazie alle quali potrà muovere il busto e spostare oggetti.

I genitori devono sapere che tutti questi smart toys rientrano nella robotica per bambini, anche detta robotica educativa: il suo obiettivo è quello di avvicinare i bambini molto piccoli alla disciplina del coding, sviluppando quello che viene definito pensiero computazionale.

Il coding non è altro che l’arte di programmare i robot, insegnando loro le attività da svolgere e gli obiettivi da conseguire; il pensiero computazionale è un tipo di forma mentis necessario per eccellere nel coding: consiste in un tipo di ragionamento in cui si deve risolvere un problema, allo scopo di raggiungere un obiettivo, all’interno di un contesto prefissato. È, in altre parole, l’allenamento che “aguzza l’ingegno” e permette di risolvere i problemi solo con ciò che si ha a disposizione.

L’importanza del coding nello sviluppo della logica è testimoniata anche dall’introduzione del coding e del pensiero computazionale nella scuola primaria, grazie a un progetto del MIUR, il cui obiettivo è quello di avvicinare i bambini sin da piccoli a questa disciplina ingegneristica.

Robotica per “adulti”: corsi di studio e università

Ovviamente se si vuole fare di questa disciplina la propria professione, è necessario frequentare dei corsi universitari, considerando che in Italia il binomio Università e robotica funziona in modo eccellente.

Ad esempio, presso l’Università di Pisa è attivo un corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Robotica e dell’Automazione (per i requisiti d’accesso è possibile consultare il sito dell’Ateneo) che fornisce gli strumenti per modellare, gestire e controllare di sistemi di automazione e altre macchine; anche l’Università di Bologna prevede nella propria offerta formativa un corso di studi in Ingegneria dell’Automazione, della durata di tre anni, che permette di accedere a corsi di grado successivo.

Per ottenere le competenze migliori, però, è di certo consigliabile frequentare anche un Master in questa disciplina. Di recente, presso l’Università di Trieste, è stato attivato il primo Master di II livello in robotica, denominato proprio “Master in Robotics”, che prevede la collaborazione con molte aziende e Università di tutta Europa, allo scopo di preparare figure altamente competenti e pronte a entrare nel mondo del lavoro. Uno dei Master più validi presenti all’estero, invece, è quello proposto dall’University of Maryland, negli USA.

Applicazioni ed esempi di robotica: i modelli di robot disponibili oggi

I robot che al giorno d’oggi sono stati messi a punto sono numerosi e molto interessanti, dal punto di vista tecnologico. Le principali categorie di robot che suscitano notevole interesse sono gli umanoidi i quali, come si intuisce dal nome, hanno sembianze umane, e quelli che riprendono le caratteristiche fisionomiche degli animali; tuttavia, queste categorie non sono affatto le uniche.
Ecco di seguito una lista dei più interessanti robot creati ad oggi.

R1

Il robot umanoide R1 è un orgoglio tutto italiano, in quanto è stato progettato a Genova presso l’Istituto italiano di Tecnologia. Alto 1 metro e 25 (ma allungabile per altri 20 cm) e dotato di 28 motori, due telecamere a colori, un sensore 3D, microfoni, altoparlanti e altri sensori, è pensato per assistere le persone diversamente abili e gli anziani nelle comuni attività. Potrà afferrare oggetti, ascoltare, interagire e prendere decisioni analizzando i problemi. Attualmente è in fase di addestramento, ma sa già parlare in italiano.

Sophia

Attivato nel 2015, questo social robot è stato eclatante ed è diventato famoso in tutto il mondo per la sua naturalezza e le sembianze umane. Riesce a riprodurre svariate espressioni facciali, è dotata di telecamere che le permettono di riconoscere volti e mantenere il contatto visivo e, per alcuni argomenti, può intrattenere vere e proprie conversazioni. È ad oggi l’unico robot ad avere ottenuto la cittadinanza in uno Stato.

RoboBee

Nell’ambito degli animali robot, non si può non citare RoboBee. Il nome di questa macchina che, almeno apparentemente, sembra appartenere alla fascia dei giocattoli intelligenti, si traduce in italiano letteralmente con “ape robotica”. Si tratta infatti di una macchina che in futuro potrebbe monitorare le condizioni climatiche, impollinare artificialmente e in maniera controllata e verificare la presenza di contaminanti nel terreno. Sviluppata a Harvard, RoboBee è lunga solo 3 centimetri.

BatBot

Questo robot ha le sembianze di un pipistrello, e il suo obiettivo è proprio quello di permettere ai ricercatori di studiare il volo dell’animale vero. Le sue ali sono in fibra di carbonio e riprendono fedelmente quelle vere.

Altri robot

I campi di applicazione sono infiniti: si passa da Tinkerbot, il kit robot Arduino che, come i Lego, permette di creare strutture diverse ma dotate di sensori, ai più conosciuti (ma non per questo meno stupefacenti) robot aspirapolvere o robot da cucina. E la lista è ancora molto lunga.

Vantaggi della robotica e dell’intelligenza artificiale per le aziende

Le grandi aziende potranno presto implementare robot dotati di intelligenza artificiale nel proprio team per svolgere funzioni sempre più complesse. Ma molte aziende, in realtà, lo fanno già: Amazon ha implementato nei propri magazzini il sistema Kiva, che permette di gestire gli scaffali ed evadere gli ordini in pochi istanti, sfruttando proprio l’intelligenza artificiale.

Il tutto si traduce, per l’impesa, in una drastica riduzione delle spese (i robot non vanno pagati come gli uomini, e richiedono solo una manutenzione ordinaria), ma con una produttività maggiore, poiché le probabilità che un robot fallisca nella propria attività è piuttosto bassa.

Non bisogna pensare esclusivamente alle grandi aziende per associare la robotica: in molte stalle, ad esempio, vengono adoperate delle macchine per mungere le vacche, impiegando molto meno tempo di quello che richiederebbe un uomo.

Implementare questi sistemi nelle aziende, inoltre, introduce le stesse in un sistema altrimenti sconosciuto, fatto di continua innovazione. Dunque, i robot rappresentano un indubbio vantaggio per le aziende, di qualsiasi dimensione e tipologia.

Stato dell’arte della robotica in Italia e nel mondo: a che punto siamo

In base a quanto detto in precedenza, non si può che dire che l’Italia è tra i paesi più all’avanguardia per ciò che riguarda lo sviluppo di nuovi robot. Basta pensare all’umanoide R1, fiore all’occhiello del Bel Paese, anche se non si tratta dell’unico esemplare.

L’Italia è infatti tra i primi paesi a sviluppare e testare neuro robot, tra cui protesi dotate di nervi artificiali per imitare il senso del tatto, o robot che possono effettuare delicate operazioni chirurgiche. E un altro indicatore del sempre crescente interesse degli italiani nei confronti della robotica è testimoniato dal grande successo del Festival Internazionale della Robotica, tenutosi i primi giorni di ottobre a Pisa.

In generale, anche tutti gli altri paesi industrializzati stanno ottenendo notevoli risultati nel campo della robotica, ma l’Italia si trova in una posizione di rilievo insieme a Giappone e USA.

Il futuro della robotica

Non è difficile immaginare un futuro più che roseo per questa vasta branca dell’ingegneria. Innanzitutto perché le opportunità che possono offrire i robot sono innumerevoli, e ne è stata data ampia testimonianza.

Oltre alle grandi opportunità che la robotica offre in tutti i campi, dall’educazione alla medicina passando per le produzioni industriali, c’è un altro aspetto da tenere in considerazione, non meno importante: c’è interesse nell’investire in questo campo.

Le grandi multinazionali come Amazon, Facebook e Apple, ad esempio, investono ogni anno milioni di dollari nell’innovazione della robotica, per un semplicissimo motivo: desiderano servirsi delle novità introdotte con le più recenti macchine e i più sofisticati sistemi per generare ancora più profitto, e imporsi in maniera importante sul mercato.

Ciò, però, rappresenta comunque un vantaggio per la comunità, che può entrare direttamente in contatto con questi strumenti molto utili e in alcuni casi (tra cui R1) entrarne in possesso.

In un futuro non troppo prossimo, le famiglie potrebbero avere al proprio servizio un robot umanoide tuttofare, alla stregua del film del 1999 “L’uomo bicentenario”.

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