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Advancing Anticipatory Behaviors in Dyadic Human-Robot Collaboration

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Intelligenza artificiale avanzata per lo sviluppo di robot intuitivi in grado di prevedere le azioni umane

I robot intelligenti dispongono del potenziale per integrare l’ingegno, la capacità e la forza muscolare degli esseri umani sul posto di lavoro. Per trarne profitto, un progetto finanziato dall’UE ha sviluppato modelli predittivi che forniscono ai robot una maggiore comprensione del comportamento umano.

Tecnologie industriali

I robot svolgono un ruolo sempre più importante nella produzione industriale tramite l’ingegneria di precisione e contribuendo al raggiungimento dell’efficienza produttiva delle aziende manifatturiere. Ovviamente, il benessere e la sicurezza dei lavoratori umani sono determinanti ai fini dell’inclusione dei robot nell’ambiente di lavoro. Questo pensiero ha condotto a una riconcettualizzazione dei robot come partner di lavoro attivi. Invece di sostituire i lavoratori, la funzione dei robot è quella di integrare e incrementare le competenze umane. «L’interazione fisica tra esseri umani e robot è diventata una tecnologia centrale, con un potenziale enorme a beneficio dell’industria e della società», osserva il coordinatore del progetto An.Dy (Advancing Anticipatory Behaviors in Dyadic Human-Robot Collaboration) Francesco Nori, dell’Istituto italiano di tecnologia. «Un fattore importante in tal senso è la possibilità di dotare i robot della capacità di reagire a comportamenti imprevedibili o a contatti involontari.»

Modelli predittivi di comportamento

Il presupposto fondamentale del progetto An.Dy finanziato dall’UE, è che la collaborazione fisica richiede da parte dei robot il miglioramento della comprensione e della previsione di ciò che i colleghi umani stanno facendo. Per raggiungere questo obiettivo, il progetto ha cercato di portare la collaborazione tra esseri umani e robot al livello successivo. «I dati su movimento umano, frequenza cardiaca, pressione sanguigna, temperatura e altri parametri possono essere raccolti da dispositivi indossabili», spiega Nori. «L’analisi di questi dati può aiutare le macchine ad “apprendere” il modo per prevedere le intenzioni e anticipare le azioni umane.» Il team del progetto ha iniziato con l’osservare le modalità di interazione tra esseri umani e robot nella catena di montaggio e, sulla base di questi risultati, è stata realizzata una banca dati di tali interazioni. I dati sono stati poi utilizzati per sviluppare An.Dy Suit, una tuta da lavoro indossabile che segue il movimento e, ancor più importante, registra pressione e forze fisiche. La tuta è simile a un tipo di indumenti di rilevazione del movimento utilizzato in ambito cinematografico. Sono state raccolte notevoli quantità di dati sul movimento di lavoratori che svolgevano vari incarichi manuali, quali il montaggio di componenti automobilistiche, che hanno portato allo sviluppo di nuovi modelli predittivi di comportamento umano dinamico. Si tratta di modelli che ora potrebbero rivoluzionare gli spazi di lavoro condivisi da esseri umani e robot. «Con la misurazione e la modellizzazione delle dinamiche umane a corpo intero, siamo ora in grado di fornire robot dotati di livelli del tutto inediti di percezione delle intenzioni e dell’ergonomia degli esseri umani», aggiunge Nori. Durante la pandemia di COVID-19, si è presentata un’applicazione imprevista: il team del progetto è riuscito a sviluppare un prototipo di braccialetto intelligente in grado di monitorare la distanza interpersonale e di inviare un avviso se la temperatura corporea va oltre i 37,5 °C. I ricercatori stanno ora lavorando a un secondo prototipo che si augurano di poter introdurre sul mercato.

Collaborazioni future tra esseri umani e robot

Queste scoperte sottolineano il potenziale che potrebbe derivare dal miglioramento della collaborazione tra esseri umani e robot. Nel breve termine, tale potenziale è forse più rilevante nell’ambito della produzione, a cui è principalmente rivolta l’attenzione del progetto An.Dy. Esoscheletri intelligenti potrebbero prevedere le intenzioni degli esseri umani in tempo reale, il che aiuterebbe a svolgere compiti quali il sollevamento di carichi pesanti. Inoltre, un robot collaborativo avanzato potrebbe personalizzare la sua velocità e la sua sensibilità per adattarsi alle caratteristiche fisiche di uno specifico lavoratore, che potrebbe essere addetto alle manovre di installazione di un componente meccanico complesso. «Gli esoscheletri capaci di assistere i lavoratori che svolgono lavori pesanti potrebbero avere un ruolo fondamentale nel dare impulso alla competitività europea», osserva Nori. «Processi di produzione più flessibili ed efficaci potrebbero consentire di raggiungere una migliore produttività. La nostra idea è che la forza e l’ingegno degli esseri umani e dei robot possano essere combinati in modo ottimale.» Ridurre lo stress fisico dei lavoratori potrebbe contribuire a ridurre al minimo le lesioni, facendo così diminuire i costi sanitari e d’indennizzo. Inoltre, potrebbero esserci delle opportunità di impiego in ambito assistenziale. I robot capaci di prevedere le esigenze degli utenti potrebbero aiutare gli anziani a vivere in modo autonomo più a lungo, aiutandoli nelle attività quotidiane come camminare e sollevare oggetti.

Parole chiave

An.Dy, robot, industriale, esoscheletri, produzione, automobilistico, spazio di lavoro, collaborativo, umano

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