Aree importanti della robotica

I robot sono tutto intorno a noi. Solo pochi tra questi hanno fattezze simili alle nostre e molti non assomigliano nemmeno a ciò che ci si aspetta da un robot. È possibile incontrare robot tutti i giorni senza nemmeno accorgersene. In questa sezione si tratterà dei diversi settori in cui i robot vengono impiegati con grandi benefici. Ci sono molti altri ambiti in cui i robot vengono applicati; tuttavia riteniamo che gli esempi riportati qui di seguito aiutino a comprendere le capacità ed il potenziale dei robot.

Robotica di consumo e robot domestici

La visione degli anni ottanta è diventata realtà: abbiamo robot domestici nelle nostre case, tra cui i robot puliscipavimenti, i robot aspirapolvere, lavavetri, i robot per la piscina e i robot tosaerba. Questi robot sono stati creati per rendere le nostre vite più facili e per svolgere le faccende domestiche al posto nostro. Alcuni robot umanoidi possono venir aggiunti a questa lista dal momento che non sono solo pensati per intrattenerci ma anche per svolgere dei lavori domestici al posto nostro. Esempi di robot domestici sono:

Ubtech Lynx

Uno dei robot umanoidi più famosi è il robot Ubtech Lynx con Amazon Alexa integrato. Alexa è un'assistente vocale virtuale creato dall'azienda Amazon. Grazie ad Alexa i dispositivi intelligenti possono venir controllati per mezzo del linguaggio naturale. Si può anche fare una piccola conversazione e parlare del tempo, delle notizie e di ricette. Ubtech Lynx è un robot umanoide con un sistema di assistenza vocale integrato. Il robot usa la ricognizione facciale per riconoscere le persone e chiamarle per nome. Può anche dare istruzioni per la pratica dello yoga e di altre attività sportive. Il robot può gestire il nostro calendario e ricordarci di partecipare ad una riunione o di rispondere a delle email importanti.

Robot per la pulizia della piscina

Chi possiede una piscina sa che la pulizia della piscina può durare tutta la giornata perché le piscine si trovano di solito all'esterno della casa e sono esposte ai cambiamenti meteorologici. Ci sono diversi dispositivi manuali per la pulizia della piscina che rappresentano un opzione a buon mercato (spazzole), ma il robot per la piscina offre una soluzione che permette di risparmiare tempo ed energia. Il robot per la pulizia della piscina va sottacqua e grazie al suo carrello cingolato percorre il fondo e le pareti della piscina e pulisce l'intera area con l'aiuto di alcuni sensori e di alcune spazzole.

Esempio

Robot aspirapolvere

I robot aspirapolvere hanno dei sensori, dei laser, una connessione ad internet e un computer incorporato. Le aspirapolveri robotiche di oggi sono macchine robotiche, le quali per la maggior parte del tempo non necessitano di alcuna supervisione umana né di istruzioni per pulire la casa. Si possono anche ricaricare da soli quanto la batteria è quasi vuota. Un robot aspirapolvere intelligente prima esplora le nostre case e crea automaticamente un piano delle superfici nel suo computer incorporato. A partire da quel momento si ricorda quando le diverse parti della casa sono state pulite. Rispetto alle aspirapolvere tradizionali i robot aspirapolvere presentano diversi vantaggi: lavorano in modo autonomo, possono andare sotto i mobili, non hanno bisogno di tanto spazio quando non in uso e sono anche un simbolo di stile di vita alla moda ed intelligente. Oggi i robot aspirapolvere hanno quasi lo stesso prezzo di un'aspirapolvere di media categoria (a partire dai 200 EUR circa).

Robot sociali

I robot sociali vengono creati per comunicare con noi e per intrattenerci. Essi assomigliano agli umani in parte o completamente, il che significa che sono per la maggior parte degli umanoidi. I robot sociali possono essere tanto semplici quanto un singolo monitor con degli occhi ed una bocca che imitano una faccia umana. I corpi, la mimica e le espressioni degli umanoidi sociali di tipo avanzato sono simili a quelle degli uomini. Gli umanoidi sono anche capaci in certa misura di riconoscere ed analizzare il comportamento sociale umano e di reagire di conseguenza impiegando la visione computerizzata, la ricognizione e sintesi vocale e tecniche di elaborazione del linguaggio naturale. Alcuni robot sociali hanno un rivestimento elastico simile alla pelle umana, mentre altri hanno un armatura di plastica. Sotto la superficie si trovano molti elementi, compresi servomotori che muovono le parti del robot, come si è detto prima.

Si tenga presente che tutti i robot sociali, anche quelli con fattezze e comportamenti perfettamente simili a quelli umani, rimangono comunque ad anni luce di distanza dal raggiungere un'intelligenza artificiale forte. Un'intelligenza artificiale forte significa che una macchina dotata di algoritmi complessi di tipo avanzato è:

• capace di sembrare dotata di intelligenza naturale

• capace di prendere decisioni a seconda dell'ambiente circostante

• capace di adattarsi a nuove circostanze ambientali se l'ambiente cambia

Il tipo di robot intelligenti, pensanti e senzienti che vengono mostrati nei film di science fiction non esistono. Con le attuali tecnologie non è possibile creare una tale intelligenza, anche se alcuni dei robot esistenti a volte sembrano molto intelligenti.

Sanità (robot medici)

Robot assistenti

Sono presenti robot anche negli ospedali, i quali sono di supporto alle strutture mediche in vari modi. In alcuni ospedali moderni si possono trovare umanoidi impiegati come robot sociali o anche per svolgere alcune operazioni ripetitive solitamente svolte dal personale infermiere. Inoltre altri tipi di robot svolgono operazioni funzionali nella chirurgia, aiutando i medici ad ottenere la più alta precisione possibile.

In situazioni critiche i robot infermieri possono proteggere gli umani da virus ed infezioni. Sono anche utili in caso di forte aumento nella domanda di forza lavoro, come nel caso di una pandemia. I robot possono pulire interi ospedali, reparti e stanze dove persone infette sono in degenza. Ciò è molto importante, poiché significa che gli infermieri possono concentrarsi sui loro importanti compiti di assistenza dei pazienti. I robot possono anche testare in modo sicuro i pazienti in arrivo e verificare il loro grado di infezione, indirizzando coloro che presentano sintomi virali verso aree separate dove i medici li possono visitare in sicurezza.

Robot chirurgici

I robot chirurgici sono apparsi alla metà degli anni ottanta. Vengono impiegati in operazioni chirurgiche per esempio in cardiologia, ginecologia, urologia e chirurgia toracica, per cui è necessaria una tecnologia il meno invasiva possibile, il che significa che vengono praticate solo piccole incisioni sul corpo di un paziente per svolgere un'operazione chirurgica. Grazie all'aiuto dei robot, è possibile portare a termine un'operazione attraverso incisioni molto piccole con grande precisione, riducendo così anche il rischio di infezione. Sembrerebbe anche che sia meno faticoso per il medico, nella misura in cui questo metodo permette di rimanere seduti e non è più necessario rimanere in piedi nella stessa posizione accanto al paziente durante tutto l'intervento.

Questi robot medici non sono umanoidi; le loro fattezze sono più simili a quelle dei robot industriali. I robot chirurgici hanno una corpo meccanico aumentato per mezzo di braccia robotiche controllate dai medici. Le braccia robotiche hanno endoscopi (un tubo flessibile, lungo e sottile dotato di telecamera e una fonte di luce) che fanno vedere al chirurgo immagini ad alta risoluzione su un monitor.

La struttura del macchinario comporta anche degli svantaggi. Il primo è il prezzo. Poiché richiedono altissimi standard di qualità, questi robot sono estremamente costosi. Inoltre, poiché non sono i medici a toccare il paziente, ma è il robot ad avere un contatto fisico con il corpo, viene meno il feedback tattile. In molti casi, il personale infermiere si trova accanto al paziente durante l'intervento, supervisionando il paziente ed il robot. L'"attore" principale, il chirurgo, controlla la macchina da una certa distanza. Ciò significa che i medici devono imparare come far funzionare queste macchine, anche se già sanno come svolgere una certa operazione chirurgica.

Protesi robotiche

Le protesi robotiche vengono controllate grazie ad un alto livello di integrazione tra macchina e umano. In questo caso l'interazione umano-robot si realizza prevalentemente grazie a piccoli movimenti dei muscoli. A seconda della tecnologia, questi movimenti muscolare vengono registrati grazie a sensori elettrici o di contatto (non invasivi o invasivi) e le protesi si muovono di conseguenza. Un'elaborazione avanzata dei segnali insieme alle tecnologie di IA aiutano la "traduzione" del segnale muscolare in termini di movimento della gamba o del braccio robotico. Il "cervello" (il computer incorporato) di queste protesi robotiche deve essere molto piccolo, leggero ed efficiente dal punto di vista del consumo energetico, per renderlo quanto più pratico possibile da indossare sul lungo periodo, il che rappresenta un limite per la complessità delle tecnologie applicabili.

I veicoli autonomi

Un veicolo robotico autonomo può guidare senza alcuna interazione umana. La maggior parte del focus della ricerca si riversa ora sul campo delle macchine che si guidano da sole. Durante la guida il computer di bordo analizza l'ambiente con metodi di intelligenza artificiale (IA) avanzati che si basano sui dati provenienti dai molti sensori del veicolo. Il processo di sviluppo di macchine che si guidano da sole è cominciato negli anni novanta.

La Society of Automotive Engineers (SAE) definisce diversi livelli di automazione di un veicolo:

• Livello 0: si tratta delle macchine non del futuro ma del presente! Il livello 0 significa che l'automazione di un veicolo è limitata a degli avvertimenti e all'assistenza instantanea in caso di necessità. Queste caratteristiche comprendono il sistema di frenaggio d'emergenza e gli avvertimenti relativi ad angoli cechi e all'abbandono della corsia.

• Livello 1: la macchina viene controllata da un umano ed il conducente viene assistito da un sistema di supporto automatizzato, in questo caso relativo all'uso del volante e all'accelerazione. Sistemi di controllo adattativo della velocità di crociera e di assistenza alla guida in corsia sono esempi di queste caratteristiche. Un controllo adattativo della velocità di crociera significa che il conducente stabilisce una velocità ed il veicolo mantiene la distanza di sicurezza dalle altre macchine, rallentando ed accelerando quando necessario. Il sistema di assistenza alla guida in corsia riporta la macchina al centro di una corsia se una macchina è sul punto di lasciare la corsia senza usare la freccia. Nel Livello 1 si può automatizzare solo una funzione.

• Livello 2: si tratta praticamente della stessa cosa rispetto al Livello 1 ma si possono automatizzare multiple funzioni. Alcune soluzioni potrebbero sembrare avere un livello più alto di automazione, ma questo è il livello che è già riscontrabile per strada al momento in cui questo testo viene redatto (inizio 2021). Molte grandi aziende offrono soluzioni eccellenti a questo livello, per esempio l'Autopilot di Tesla, il Drive Pilot di Mercedes-Benz, il ProPilot Assist 2 di Nissan e la soluzione apposita di Volvo.

• Livello 3: a questo livello sterzo, accelerazione e frenaggio possono venir controllati dal sistema di automazione del veicolo. Il sistema di guida del veicolo monitorizza l'ambiente e agisce di conseguenza. Il conducente umano deve comunque tenere gli occhi sulla strada ed essere pronto a riprendere il controllo se necessario. Queste caratteristiche possono essere usate solo se l'algoritmo di IA ritiene che la situazione sia sufficientemente sicura da permettergli di avere il controllo. Un approccio all'introduzione del Livello 3 di automazione è quello di consentire all'IA di guidare le macchine solo in condizioni di traffico lento, come in una coda, per abbassare i livelli di stress del conducente ed aiutandolo a rilassarsi. Siamo vicini a produrre veicoli di Livello 3, per cui è possibile che quando questo testo verrà letto le persone già guidino questo tipo di macchine.

• Livello 4: l'intero processo di guida viene assunto dal sistema di guida della macchina. Il sistema può analizzare situazioni più complesse, come ad esempio l'apparizione improvvisa di oggetti sulla strada, ed è capace di gestire queste situazioni. Il che significa che il conducente può rilassarsi ed intraprendere altre attività come scrivere email o leggere un libro, sopratutto su autostrade ad accesso controllato. Al Livello 4 il conducente può ancora assumere il controllo se vuole. La macchina sperimentale Waymo è un esempio di questo livello.

• Livello 5: questo livello è l'obiettivo ultimo della guida autonoma. La macchina è pronta per guidarsi da sola senza alcun intervento umano. Il livello di automazione è massimo. Non c'è un volante e non ci sono pedali né freni. Il veicolo è capace di prendere le decisioni migliori e più sicure in ogni circostanza. È capace di riconoscere segnali stradali, percepire la presenza di pedoni, predire il comportamento di altri veicoli sulla strada ed evitare collisioni ed è capace di evitare situazioni pericolose anche nelle più estreme condizioni.

In poche parole, i livelli 0, 1 e 2 richiedono che gli umani siano vigili per verificare cosa succede intorno e controllare il veicolo. Un supporto automatizzato è fornito dal sistema di autoguida del veicolo, ma si richiede la supervisione costante di un umano I livelli 3, 4 e 5 sono una nuova era dell'automazione, la quale costituisce una vera e propria rivoluzione nella robotica e avrà un significativo impatto sulla società. Al livello 4 il conducente deve intervenire se richiesto ma di fatto il veicolo si guida autonomamente. I più radicali cambiamenti nello sviluppo automobilistico cominciano al livello 4, in cui il conducente non è più necessario per la guida della macchina. E siamo ogni giorno sempre più vicini all'introduzione di questo livello sulle strade pubbliche!

La produzione manifatturiera (robot industriali)

I robot industriali lavorano per lo più nell'ambito della produzione. Possono lavorare 24 ore al giorno, 7 giorni su 7 e svolgere operazioni programmate che sono generalmente sequenziali, ricorrenti e monotone. I robot industriali hanno due parti principali: il corpo, che è l'unità di controllo, e il braccio o le braccia del robot, che svolgono operazioni di precisione. I robot industriali possono venir operati da umani o da computer. Il ruolo dell'unità di controllo è quello di dare istruzioni al braccio sulla base dei comandi di un operatore o quelli di un'applicazione informatica. Il braccio robotico, anche chiamato manipolatore, è capace di esprimere un'enorme potenza. È anche possibile dotare i robot industriali di sensori, in modo da tracciare le loro condizioni ed i parametri relativi all'ambiente. Sulla base di questi dati si possono identificare precocemente potenziali problemi nella produzione manifatturiera ed interventi di manutenzione possono essere programmati prima che il robot smetta di funzionare. I robot industriali sono una parte estremamente importante della nostra società, poiché questo tipo di robot costruisce la maggior parte dei dispositivi elettronici.

Ci sono diversi tipi di robot industriali. Essi possono venir classificati in base alle loro fattezze e alle modalità di impiego:

Robot articolati vengono spesso impiegati nella produzione manifatturiera. In genere si tratta di un braccio robotico con uno o più giunti rotanti, che vengono chiamati “assi”. Questi assi vengono organizzati a catena per fungere da supporto al giunto successivo del braccio robotico. Il corpo robotico in questo caso è attaccato al suolo, muro o soffitto ed il primo giunto è generalmente parte del corpo. Sono inoltre disponibili altri giunti a seconda dello scopo del robot.

I robot a sei assi sono capaci di svolgere un'ampia varietà di movimenti che possono applicarsi al lavoro industriale in varie operazioni. In questo caso il robot può ruotare su sei diversi assi. Il primo asse, per esempio, posto alla base del robot, gli permette di girare a destra e a sinistra. Il secondo asse è posto sopra il primo e permette al robot di muoversi in avanti e indietro. Il terzo asse aiuta il robot a girarsi indietro, mentre gli assi 4 e 5 permettono al robot di effettuare dei piccoli movimenti all'estremità del braccio robotico. Il sesto asse è chiamato polso del robot e ruota a 360 gradi in entrambe le direzioni.

I robot SCARA (Selective Compliance Articulated Robot Arm) vengono utilizzati principalmente per piccole operazioni di sollevamento e posizionamento (magazzino automatico). Hanno vari gradi di libertà ma prevalentemente sullo stesso piano. Uno SCARA lavora di solito con 3 assi, ma ci sono anche versioni a 4 o a 6 assi. Gli SCARA lavorano velocemente e la loro accelerazione è incredibile. Alla fine di un movimento il robot si ferma in una posizione precisa per sollevare e posizionare gli oggetti. Un braccio robotico di questo tipo è capace di sollevare e posizionare accuratamente circa 120 elementi in un minuto, anche se questo valore può variare a seconda dello scenario d'applicazione.

I robot paralleli o Delta, anche chiamati spider a causa delle loro fattezze, hanno tre braccia che lavorano in parallelo in connessione con il corpo del robot. Il corpo del robot viene montato sopra la postazione di lavoro. Robot delta vengono usati per operazioni di sollevamento e posizionamento (magazzino automatico), proprio come i robot SCARA.

I robot cartesiani o robot lineari hanno braccia rettangolari che si muovono in linea retta lungo i tre assi principali di un sistema di assi cartesiani. Il manipolatore del robot viene montato su un sistema aereo per muovere il robot lungo gli assi di un'ampia area di lavoro, anche chiamata spazio di lavoro. Questo tipo di robot viene impiegato per applicazioni di sollevamento e posizionamento (magazzino automatico) e può gestire elementi di grandi dimensioni e di un certo peso come scatole piene e parti metalliche. È facile da configurare e permette un'alto livello di configurabilità per diverse operazioni.

I robot cilindrici hanno un asse di rotazione alla base. Il motore successivo definisce l'altezza del braccio e un terzo ne determina l'estensione. I robot cilindrici hanno di solito un design compatto, che gli permette di essere usati per operazione di laminatura, caricamento degli strumenti, saldatura ed assemblaggio.

I robot polari sono anche detti robot sferici. La base del robot è al centro di una 'sfera' ed il braccio può raggiungere qualunque coordinata ’polare’ ruotando su due assi ed estendendosi. I robots polari vengono impiegati per esempio nello stampaggio a iniezione o nelle saldature.

I robot collaborativi (cobot) prevedono la collaborazione tra umani e macchine. I robot collaborativi fanno da ponte tra i due mondi, nella misura in cui umani e cobot possono lavorare insieme in modo sicuro nella stessa area di lavoro. I cobot furono inventati da J. Edward Colgate e Michael Peshkin nel 1996 per essere "un dispositivo ed un metodo per l'interazione fisica diretta tra una persona ed un manipolatore controllato dal computer".

Tutti questi tipi di robot industriale sono di straordinario aiuto nella produzione manifatturiera. Possono sostituire le persone nello svolgimento di operazioni ripetitive e magari pericolose, che sarebbero altrimenti troppo monotone e stancanti. Inoltre le prestazioni di questi robot sono migliori si quelle degli umani. Il loro lavoro è dotato di perfezione, precisione e qualità. E la quantità in molti casi può esser misurata automaticamente. La produttività può venir massimizzata grazie al fatto che le macchine industriali sono operative 24 ore su 24 e 7 giorni su 7.

Per quanto riguarda i costi di un robot industriale, i costi di investimento vengono pagati al momento dell'acquisto del robot. Ci sono poi dei costi di manutenzione e dei costi operativi. Anche sommando queste tre voci rimane comunque economicamente vantaggioso per una azienda manifatturiera avere dei robot rispetto ad avere lavoratori umani in tutto il processo. Inoltre, dal momento che questi robot industriali possono svolgere molte operazioni, gli umani possono venir assegnati a campi dove possono creare del valore aggiunto per l'azienda. L'azienda ha bisogno di persone che contribuiscano al processo di produzione, al funzionamento e alla manutenzione delle macchine, che supervisionino i processi e i sottoprocessi, che intervengano in operazioni inefficaci, che compilino rapporti sulle prestazioni e che assicurino la continuità aziendale.

I robot agricoli

I robot industriali che lavorano nei campi e nelle fattorie vengono chiamati robot agricoli. Questi robot aiutano la produzione di cibo in agricoltura. Ce ne sono di diversi tipi, i più diffusi sono probabilmente i robot da raccolta. I robot agricoli svolgono operazioni ripetitive e monotone proprio come i robot industriali. Le due operazioni principali svolte dai robot da raccolta sono quelle di raccolta e posizionamento. Altre comuni funzioni di altri robot agricoli sono la semina, la diserbatura, la potatura, la fenotipizzazione e il diradaggio. Queste operazioni sono molto più dure da svolgere di quanto possa sembrare.

Una semplice azione di raccolta consiste nell'esplorare il luogo in cui si trova una pianta da raccogliere (per esempio frutta o verdure) per mezzo di una telecamera. Il robot deve anche verificare che la pianta sia abbastanza matura per essere raccolta. Il braccio meccanico deve fare attenzione a non danneggiare la coltura durante la raccolta. Inoltre questi robot devono affrontare diverse condizioni meteorologiche. Devono avere l'agilità per potersi muovere su terreni infangati oppure raccogliere i frutti con particolare attenzione se tira vento. Devono resistere a climi caldi e freddi e alle radiazioni UV. Alcuni robot sono dotati di pannelli solari incorporati, che gli permettono di operare in modo ecologicamente sostenibile al 100% senza emissioni inquinanti. L'uso della robotica in agricoltura può rappresentare una rivoluzione che potrebbe aiutare a ridurre lo spreco di cibo in tutto il mondo.

Esempio

I robot raccogli verdura

I robot da fattoria si avvalgono di tecnologie avanzate per raccogliere verdura nei campi e nelle serre. I robot impiegano algoritmi complessi per verificare che l'ortaggio sia sufficientemente maturo per essere raccolto. Ciò viene determinato con l'aiuto di una telecamera e di un sistema di luci a LED per scannerizzare prima la giusta ubicazione. Gli algoritmi utilizzano il colore della verdura per determinare se è matura o no. In seguito il robot deve definire la posizione esatta dell'ortaggio sulla pianta per determinare i movimenti corretti per effettuare il taglio con un piccolo coltello. La fine del processo prevede mettere il raccolto in un cestino d'assemblaggio. Poiché anche la stessa pianta può avere verdure in diverse forme e grandezze, questo processo richiede tecnologie di IA avanzate, simili a quelle impiegate per le macchine che si guidano da sole.

Robot diserbanti

Diversi robot sul mercato possono diserbare vaste aree. L'intervento umano si limita ad impostare il programma sul robot e quest'ultimo svolge poi tutto il lavoro di diserbatura sul campo. I robot diserbanti sono dotati di sensori GPS per determinare la posizione esatta della macchina e di telecamere per determinare la posizione delle verdure e per distinguere le verdure dalle erbacce. Non appena identificano un'erbaccia i robot diserbanti la fanno a pezzettini. Oggigiorno i robot diserbanti sono ecosostenibili e sono al 100% elettrici.

Altri robot in agricoltura

La semina di ampie aree è davvero un'operazione onerosa. I robot agricoli offrono uno straordinario aiuto per sostituire la manodopera anche in questo processo. Il processo funziona con un veicolo che si muove per i campi seminandone il suolo e diserbandolo se necessario. Esistono già soluzioni che possono seminare per esempio fino a 20 ettari per stagione. Altri robot agricoli comprendono per esempio robot tagliaerba, spruzzanti, sbuccianti, pulenti, per lo smistamento e per l'imballaggio.

C'è molto bisogno di robot in agricoltura. Il lavoro manuale non ha una buona reputazione nelle giovani generazioni, che solitamente vogliono lavorare in un ufficio e vogliono maggiore flessibilità e indipendenza. Tutto ciò non è compatibile con il lavoro manuale nei campi dove è la natura a dettare le condizioni e i lavoratori si devono adattare. La presenza di robot agricoli potrebbe servire ad soddisfare le esigenze degli agricoltori nei campi. Senza dubbio i robot agricoli sono tanto richiesti quanto quelli industriali.

Robot militari

Una delle parti più futuristiche della tecnologia militare è quella robotica. I robot militari vengono impiegati per svolgere operazioni militari, che possono venir classificate come di prevenzione o di intervento. Robot per il rilevamento e lo smaltimento delle bombe rientrano nell'ambito della prevenzione. Questi robot sono di solito di piccole dimensioni e di poco peso con un basso consumo di energia e possono venir impiegati per sostituire gli umani in situazioni di estremo pericolo. Sono solitamente dotati di una telecamera ad alta risoluzione e di un braccio robotico che può essere comandato con precisione da un umano.

Un'ulteriore applicazione militare comprende i droni. Questi droni sono semi-automatici. Quando si muovono da A a B un programma informatico controlla la macchina. Quando il drone arriva in una zona di combattimento, un umano o un gruppo di umani assume il controllo.

I robot di soccorso

I robot di soccorso sono creati per salvare vite in situazioni estreme o di disastro. I robot di soccorso vengono impiegati in aree dove l'intervento umano è pericoloso o non è possibile, per esempio nelle zone di emergenza colpite da terremoto, inondazioni, uragani o incendi. I robot di soccorso possono accedere ad aree di emergenza per trovare persone in difficoltà. I robot possono indicare ad una squadra di soccorso la posizione esatta di una persona rimasta intrappolata o che risulta scomparsa. Molti robot possono pure effettuare delle medicazioni se la situazione lo richiede.

I robot di soccorso offrono un supporto importante alle squadre di soccorso. La squadra può tenersi a maggior distanza da una situazione pericolosa, usando i robot per concentrarsi su aree estese. I robot sono sostituibili, resistenti a condizioni meteorologiche estreme, non si fanno male come le persone, non hanno bisogno di molto tempo per riposarsi (hanno solo bisogno di essere ricaricati) e le loro prestazioni rimangano invariate nel tempo.

Robot di soccorso su terra

La tipologia dei robot di soccorso dipende dallo scenario. Le squadre di soccorso impiegano robot di piccole dimensioni e comandati a distanza se l'area dell'emergenza è di piccole dimensioni ed utilizzano macchine robuste per esplorare il luogo di un disastro dove bisogna sollevare detriti. I robot possono addirittura raggiungere luoghi pericolosi soggetti ad un alto livello di radiazione per effettuare misurazioni e sgomberare i detriti.

I robot di soccorso in acqua

Il soccorso in acqua è possibile anche per mezzo dei robot. Un robot viene fatto navigare su una superficie d'acqua ed una persona che rischia di affogare può afferrarlo e può venir trasportata sulla terra ferma. La macchina viene controllata a distanza da terra da una squadra di guardaspiaggia. Il processo di soccorso può venir automatizzato, il controllo umano può venir sostituito da un computer con tecnologie di IA avanzate. In questo caso il robot deve essere dotato di sensori che aiutano a localizzare umani ed ostacoli (come barche e traghetti) in acqua. Ciò permetterebbe al robot di rallentare automaticamente se trova un umano e anche di evitare altri oggetti, il tutto senza alcun intervento umano.

I robot di soccorso aereo

L'aiuto dei robot può venir anche dal cielo. In questo caso sono i droni ad essere impiegati per salvare vite. Molti droni vengono impiegati per portare soccorso in montagna, ma possono essere di grande aiuto anche per esplorare una distesa d'acqua. I droni possono essere impiegati per esplorare aree di emergenza e per il trasporto di forniture mediche e di giubbotti di salvataggio grazie alla loro capacità di portare pesi. Il drone è dotato di un telecomando con uno schermo che può essere operato dagli umani. A differenza degli aerei di soccorso i droni possono muoversi facilmente in aree strette come boschi o canyon e sono capaci di muoversi più vicino al suolo.

I robot d'esplorazione

I robot possono venir impiegati a scopi esplorativi e d'osservazione. Il loro ambito d'applicazione principale è l'esplorazione dello spazio. I motivi per cui si mandano robot invece di umani sono gli stessi che nell'ambito delle operazioni di soccorso: questi robot sono sostituibili, possono superare le prestazioni degli umani da molti punti di vista (tollerano condizioni atmosferiche estreme ed alti livelli di radiazione e possono portare a termine delle operazioni che sarebbero pericolose od impossibili per gli umani). I ricercatori lavorano al momento su robot a scopi d'osservazione ma anche su umanoidi che possano sostituire gli astronauti in futuro.

I robot impiegati a scopi d'osservazione raccolgono grandi quantità di dati sotto forma di misurazioni, immagini fotografiche e video. Questi robot possono anche portare campioni sulla Terra come ad esempio rocce, polvere e altri materiali reperibili nello spazio. I robot spaziali devono essere il più leggeri possibile per ridurre al minimo la quantità di energia richiesta per il loro trasporto verso lo spazio. Nello spazio il peso non conta a causa dell'assenza di gravità. Robot enormi possono operare sulla superficie di altri pianeti utilizzando meno energia di quanta non serva sulla Terra. Ma portare ogni grammo nello spazio rimane comunque molto oneroso.

Esempio

I Mars Exploration Rover (MER)

I Mars Exploration Rover (MER) sono probabilmente i più famosi robot spaziali. Il primo, chiamato Sojourner, venne lanciato nel 1997. Ad esso seguirono Spirit e Opportunity nel 2003, i quali dopo sei mesi e 100 milioni di chilometri atterrarono entrambi con successo su Marte. Il quarto MER, chiamato Curiosity, venne lanciato nel 2011 e gli obiettivi che con esso la NASA si prefigge sono:

1. Determinare se c'è mai stata vita su Marte

2. Definire il clima di Marte

3. Definire la geologia di Marte

4. Preparare all'esplorazione umana

(NASA)

Questi robot sono degli straordinari esempi di ingegneria e scienza. Essi devono svolgere moltissime operazioni, tra cui l'atterraggio, la navigazione, l'adattamento all'ambiente, l'attraversamento di terreni difficili e la comunicazione nello spazio. Oltre a dover affrontare molte altre difficoltà, devono anche essere resistenti a temperature estremamente calde e fredde, avere un sistema di guida robusto, un basso consumo di energia ed usare pannelli solari come fonte di energia. Inoltre ogni fallimento ha dei costi enormi. Per fortuna tutti i MER hanno raggiunto gli obiettivi prefissati dalle loro missioni. Spirit ed Opportunity hanno trascorso rispettivamente più di sei e più di 14 "anni terresti" su Marte e Curiosity è ancora in azione al momento in cui questo testo viene redatto (Dicembre 2020).

I micro rover

I micro rover rappresentano un buon esempio di robot leggeri impiegati nell'esplorazione dello spazio. Un micro rover pesa circa due chili ed è grande quanto un libro di media grandezza. Questo piccolo robot è pensato per raccogliere dati geochimici per esplorare la superficie dei pianeti. Il rover è dotato di una minuscola telecamera che gli permette di inviare dati e di analizzare visivamente la superficie per determinare se si tratta di rocce, polveri o sabbie. Per quanto riguarda la struttura della macchina, per risparmiare peso essa non comprende nessuna batteria, ma è collegata attraverso due fili ad una macchina più grande.

Robot umanoidi

I robot umanoidi sono stati creati per aiutare o sostituire gli astronauti. L'obiettivo è quello di impiegarli in situazioni pericolose. Gli astronauti umanoidi hanno programmi che gli permettono di scalare, usare maniglie, essere operativi all'esterno della stazione spaziale senza ossigeno e di completare operazioni assegnate dall'equipaggio. Poiché lo spazio può essere un posto piuttosto solitario, i membri dell'equipaggio potrebbero preferire macchine che assomigliano agli umani e hanno le fattezze di un membro aggiuntivo dell'equipaggio.