Nei film di fantascienza, le cose sono relativamente semplici: il Terminator - che cerca di distruggere o salvare l’umanità - è un robot umanoide talmente perfetto che nella maggior parte dei casi è superiore agli esseri umani. Ma quanto funzionano oggi i robot umanoidi fuori dallo schermo cinematografico? Un nuovo studio di Robert Riener, professore di sistemi sensomotori al Politecnico di Zurigo e padre del Cybathlon, autore principale dello studio pubblicato oggi sulla rivista di robotica Frontiers in Robotics and AI , affronta proprio questa domanda.
Confrontaremele con mele
La prima sfida scientifica è stata quella di sviluppare criteri che consentissero un confronto significativo tra esseri umani e macchine. Un robot industriale che vernicia le carrozzerie delle auto in una catena di montaggio lo fa più velocemente, più a lungo e più accuratamente di un essere umano. È stato sviluppato appositamente per questo scopo, ma non ha altre capacità.
Tuttavia, i ricercatori hanno anche definito alcuni criteri di selezione all’interno di questo tipo di robot. "Per un robot che ha le ruote al posto delle gambe, ad esempio, sarebbe relativamente facile rotolare più velocemente di quanto possa camminare un essere umano, ma non volevamo confrontare mele e arance", spiega Riener. Per questo motivo sono stati selezionati solo robot con due o quattro gambe, in modo che potessero anche salire le scale. Devono inoltre avere una corporatura snella per poter passare attraverso una porta e una certa altezza (almeno 50 cm) con braccia e mani (almeno estensibili) per poter afferrare anche gli oggetti su uno scaffale o in una rastrelliera. Dovrebbero inoltre essere silenziosi e non emettere gas di scarico, in modo da poter lavorare insieme alle persone o supportarle.
Robot nettamente migliori - in termini di componenti
Il primo risultato ha sorpreso anche il ricercatore: se si confrontano i singoli componenti delle macchine e degli esseri umani, come i microfoni con le orecchie, le telecamere con gli occhi o i sistemi di azionamento con i muscoli, la componente tecnica vince sempre in termini di proprietà sensomotorie essenziali. Oggi, ad esempio, si utilizzano fibre di carbonio più dure delle ossa. Se non si tiene conto di altre caratteristiche dell’osso umano - ad esempio, il fatto che può guarire da solo - la soluzione tecnica è chiaramente superiore in termini di proprietà meccaniche. Il professore dell’ETH spiega così l’aspetto sorprendente: "La domanda è perché non siamo ancora riusciti ad assemblare un robot con questi componenti di alta qualità che funzioni meglio degli esseri umani in termini di movimento e percezione".
Il che ci porta al secondo risultato di questa rassegna completa: se si considerano le attività che gli esseri umani e le macchine dovrebbero svolgere, gli esseri umani sono di solito superiori ai robot. Anche i robot umanoidi possono camminare e correre. Ma se si confronta la velocità di camminata o di corsa con la massa corporea, il peso o il consumo energetico, la maggior parte dei robot non riesce più a tenere il passo. Con una velocità di 6,1 metri al secondo, il robot Cheetah del MIT corre più velocemente di un umano che fa jogging, tenendo fede al suo nome. Tuttavia, il robot a quattro zampe ha un elevato consumo energetico (973 watt) e viene utilizzato solo in condizioni di laboratorio. Inoltre, l’uomo supera nettamente il robot in termini di resistenza e tempo di funzionamento.
Ragazzo karateka con articolazioni rigide
I robot traggono vantaggio dalla loro precisione in alcune funzioni. "Quando si tratta di stare in equilibrio su una gamba sola, ad esempio, il robot può irrigidire le sue articolazioni senza problemi, mentre con gli esseri umani tutto traballa un po’ e costa molta più energia. Il robot è anche in grado di riconoscere con precisione gli angoli delle articolazioni e di ripetere i movimenti in modo molto accurato: è impressionante e mi ricorda un po’ Karate Kid", dice Robert Riener.Per un’altra funzione di movimento, la presa di oggetti, i risultati sono contrastanti: Sebbene i robot siano in grado di afferrare gli oggetti con estrema rapidità, non ci superano ancora per quanto riguarda i diversi movimenti della mano e le capacità di manipolazione delle nostre dita. Quando si tratta di movimenti diversi come nuotare, strisciare o saltare, un’altra debolezza dei robot diventa evidente: possono eseguire solo alcuni movimenti di questa gamma. La maggior parte degli esseri umani, invece, è in grado di eseguire facilmente diversi di questi movimenti e di combinarli tra loro. Il nuovo studio cita il gioco del calcio come esempio: le macchine sono ancora lontane dall’essere in grado di dribblare, colpire di testa o persino riconoscere la strategia degli altri giocatori.
Irobot possono aiutarci in futuro
I robot umanoidi sono quindi oggi più che altro un espediente? "È incredibile quanti progressi abbia fatto la robotica negli ultimi anni. Vorremmo che i robot ci circondassero per aiutarci a svolgere compiti difficili o pericolosi. Tuttavia, i nostri ambienti antropizzati sono molto complessi e quindi non è così facile per i robot funzionare in modo autonomo e impeccabile in questo ambiente. Ma sono fiducioso che presto saremo in grado di costruire robot più intelligenti, in grado di interagire meglio con noi umani utilizzando i potenti componenti tecnici esistenti", afferma Riener. Secondo Riener, un prossimo passo importante sarebbe quello di compiere ulteriori sforzi in termini di ingegneria dei sistemi e tecnologia di controllo per collegare meglio i potenti componenti esistenti.Ad esempio, potrebbero essere utilizzati nel settore dell’assistenza, nell’edilizia o in ambito domestico, ovvero ovunque sia necessario un supporto urgente per alleggerire il personale e sostenere le persone con mobilità ridotta.
