Un'enciclopedia robotica in continua evoluzione caratterizza i robot in base alle loro prestazioni

16 Marzo 2025

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a cura di Ingrid Fadelli, Tech Xplore

Nelle ultime decadi, i robotici hanno introdotto una vasta gamma di sistemi con strutture corporee diverse e capacità variabili. Con il continuo aumento del numero di robot sviluppati, poter imparare facilmente su questi molti sistemi, le loro caratteristiche uniche, differenze e performance su compiti specifici potrebbe rivelarsi estremamente prezioso.

Ricercatori della Technical University of Munich (TUM) hanno recentemente creato l' 'Albero dei Robot,' una nuova enciclopedia che potrebbe rendere significativamente più facile imparare sui sistemi robotici esistenti e confrontarli. La loro enciclopedia dei robot, introdotta in un articolo pubblicato su Nature Machine Intelligence, categorizza i robot in base alla loro idoneità prestazionale su vari compiti.

'L'aspirazione per robot intelligenti capaci di comprendere l'ambiente come noi umani e eseguire compiti in modo indipendente, esiste da sempre,' ha detto a Tech Xplore Robin Jeanne Kirschner, primo autore dell'articolo.

'Lo sviluppo attivo dei robot tattili, robot capaci di comprendere l'ambiente tramite la sensazione del tatto, è iniziato circa 20 anni fa. Questo percorso è iniziato con la creazione di sistemi leggeri dotati di sensori di coppia in ogni giunto. Da allora, abbiamo assistito a un miglioramento della tecnologia, a migliori controller e a nuovi schemi di reazione, che hanno consentito lo sviluppo di sistemi capaci di eseguire compiti e percepire l'ambiente attraverso il tatto.'

La maggior parte degli standard e degli approcci per classificare i robot introdotti fino ad oggi non tiene conto della capacità dei sistemi di adattarsi all'ambiente circostante e interagire con successo con gli oggetti vicini toccandoli. Questa capacità cruciale influisce sia sulla sicurezza dei robot che sulle loro prestazioni su compiti specifici, spaziando in varie applicazioni del mondo reale.

'Il focus della classificazione dei sistemi rimane separato, ad esempio, basato sulle singole proprietà meccaniche, nuove funzionalità dei controller e le certificazioni rimangono basate esclusivamente sulla struttura meccanica dei sistemi di sensori invece della loro effettiva prestazione,' ha detto Kirschner. 'Questo approccio limitato spesso trascura l'interazione dei componenti e lo scopo principale di un dispositivo robotico: assistere nell'esecuzione di compiti, che richiede capacità specifiche.'

Per superare i limiti dei metodi di classificazione dei robot esistenti, Kirschner e i suoi colleghi hanno iniziato a testare vari sistemi esistenti, concentrandosi su caratteristiche che influenzano la sicurezza, come la loro capacità di rilevare il contatto con altri oggetti. Contestualmente, hanno condotto un'analisi approfondita dei compiti della robotica, derivando più metriche che indicano le capacità dei robot oltre alla sicurezza, ad esempio, influenzando la capacità di eseguire con successo compiti tattili e interagire comodamente con gli esseri umani.

'Testando vari manipolatori robotici, siamo stati in grado di derivare tutte queste metriche e mostrare che la idoneità tattile di questi sistemi varia significativamente, richiedendo una corretta classificazione e un'enciclopedia - l'Albero dei Robot,' ha detto Kirschner.

'Di conseguenza, abbiamo istituito il AI Robot Performance and Safety Center - un laboratorio dedicato dotato di dispositivi di misurazione avanzati per valutare le prestazioni dei robot. Con questi mezzi, miriamo a far crescere ulteriormente l' 'Albero dei Robot,' una enciclopedia essenziale per il settore della robotica.'

L'enciclopedia dell'Albero dei Robot è destinata ad essere continuamente aggiornata nel tempo, servendo in ultima analisi come una piattaforma simile a Wikipedia che contiene informazioni sui robot e sulle loro capacità. Include una vasta gamma di informazioni che vanno dalle strutture corporee fondamentali dei robot ai motori e/o sensori su cui si basano e alle loro capacità risultanti, specificamente la sensibilità e l'affidabilità delle loro interazioni fisiche (ovvero la capacità tattile) e la precisione dei loro movimenti (ovvero la capacità di movimento).

'Mentre abbiamo iniziato analizzando e classificando i manipolatori esistenti stazionari utilizzando metriche di idoneità che abbiamo definito specificamente basate sulle applicazioni industriali, l'enciclopedia deve crescere per abbracciare altri sistemi robotici per compiti di servizio, come gli umanoidi o i robot mobili,' ha spiegato Kirschner. 'Il suo scopo è guidare in modo efficiente lo sviluppo sia dell'hardware che del software nella robotica.'

In contrasto con molti approcci di categorizzazione dei robot precedentemente ideati, l'enciclopedia dell'Albero dei Robot delinea chiaramente le capacità specializzate dei diversi robot. Inoltre, raggruppa i robot in tre gruppi principali in base alla loro idoneità tattile, che indica in che misura sono adatti per completare specifici compiti.

'Questa intuizione fondamentale dovrebbe essere integrata nel design delle applicazioni, negli sforzi di standardizzazione e nello sviluppo futuro della robotica,' ha affermato Kirschner. 'Allineando componenti hardware e software per ottenere prestazioni ottimali per un dato processo - anziché progettare processi adattandoli ai vincoli del sistema - possiamo far progredire la robotica a nuovi livelli di efficienza ed efficacia.'

La nuova enciclopedia sviluppata da Kirschner e dai suoi colleghi potrebbe informare futuri studi, ad esempio, aiutando altri scienziati informatici e robotici a identificare i migliori sistemi su cui testare i loro algoritmi. Nel frattempo, i ricercatori prevedono di continuare ad aggiungere informazioni all'Albero dei Robot, inclusi altri sistemi robotici e altre metriche rilevanti.

'Attualmente stiamo espandendo il nostro lavoro in diverse direzioni,' ha aggiunto Kirschner. 'Il mio focus è collegare questi risultati critici per garantire la sicurezza umana nelle collaborazioni, sottolineando le capacità tattili di un robot. L'obiettivo è quello di ottenere applicazioni certificabilmente sicure con sistemi robotici tattili. Insieme ad altri team, stiamo anche esplorando come estendere l'albero dei robot in altre aree, come sistemi progettati per servizi e compiti di cura e includendo, ad esempio, sistemi umanoidi.'

Maggiori informazioni: Robin Jeanne Kirschner et al, Categorizing robots by performance fitness into the tree of robots, Nature Machine Intelligence (2025). DOI: 10.1038/s42256-025-00995-y.

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