Con i recenti progressi in intelligenza artificiale e tecnologia robotica, vi è un crescente interesse per lo sviluppo e la commercializzazione di robot domestici in grado di svolgere una serie di lavori domestici.
Tesla lo è costruire un robot umanoide, che, secondo il CEO Elon Musk, potrebbe essere utilizzato per cucinare i pasti e aiutare gli anziani. Amazon recentemente ha acquisito iRobot, un importante produttore di aspirapolvere robotici, e ha investito molto nella tecnologia attraverso il Programma Amazon Robotics espandere la tecnologia robotica al mercato consumer. Nel maggio 2022, Dyson, un'azienda rinomata per i suoi aspirapolvere elettrici, ha annunciato che prevede di costruire il più grande centro di robotica del Regno Unito dedicato alla sviluppo di robot domestici che svolgono attività domestiche quotidiane in spazi residenziali.
Nonostante il crescente interesse, i potenziali clienti potrebbero dover aspettare un po’ prima che questi robot arrivino sul mercato. Mentre dispositivi come termostati intelligenti e sistemi di sicurezza sono oggi ampiamente utilizzati nelle case, l’uso commerciale dei robot domestici è ancora agli inizi.
Come un ricercatore di robotica, so in prima persona come i robot domestici siano notevolmente più difficili da costruire rispetto ai dispositivi digitali intelligenti o ai robot industriali.
Manipolazione di oggetti
Una delle principali differenze tra i dispositivi digitali e quelli robotici è che i robot domestici necessità di manipolare oggetti attraverso il contatto fisico per svolgere i propri compiti. Devono portare i piatti, spostare le sedie, raccogliere la biancheria sporca e metterla nella lavatrice. Queste operazioni richiedono che il robot sia in grado di maneggiare oggetti fragili, morbidi e talvolta pesanti con forme irregolari.
Gli algoritmi all'avanguardia di intelligenza artificiale e apprendimento automatico funzionano bene in ambienti simulati. Ma il contatto con gli oggetti del mondo reale spesso li fa inciampare. Ciò accade perché il contatto fisico è spesso difficile da modellare e ancora più difficile da controllare. Sebbene un essere umano possa svolgere facilmente questi compiti, esistono ostacoli tecnici significativi affinché i robot domestici raggiungano la capacità di maneggiare oggetti a livello umano.
I robot hanno difficoltà in due aspetti della manipolazione degli oggetti: controllo e rilevamento. Molti robot manipolatori pick-and-place, come quelli sulle catene di montaggio, sono dotati di una semplice pinza o di strumenti specializzati dedicati solo a determinati compiti come afferrare e trasportare una parte particolare. Spesso hanno difficoltà a manipolare oggetti con forme irregolari o materiali elastici, soprattutto perché mancano di efficienza feedback di forza o tattile gli esseri umani ne sono naturalmente dotati. Costruire una mano robotica generica con dita flessibili è ancora tecnicamente impegnativo e costoso.
Vale anche la pena ricordare che i robot manipolatori tradizionali richiedono una piattaforma stabile per funzionare con precisione, ma la precisione diminuisce notevolmente quando vengono utilizzati con piattaforme che si muovono, in particolare su una varietà di superfici. Il coordinamento della locomozione e della manipolazione in un robot mobile è un problema aperto nella comunità della robotica che deve essere affrontato prima che robot domestici ad ampio spettro possano arrivare sul mercato.
Una sofisticata cucina robotica è già sul mercato (sotto), ma opera in un ambiente altamente strutturato, il che significa che tutti gli oggetti con cui interagisce – pentole, contenitori per alimenti, elettrodomestici – sono dove si aspetta che siano, e non ci sono fastidiosi esseri umani che si intromettono.
A loro piace la struttura
In una catena di montaggio o in un magazzino, l'ambiente e la sequenza dei compiti sono rigorosamente organizzati. Ciò consente agli ingegneri di preprogrammare i movimenti del robot o di utilizzare metodi semplici come i codici QR per individuare oggetti o posizioni target. Tuttavia, gli articoli per la casa sono spesso disorganizzati e posizionati in modo casuale.
I robot domestici devono affrontare molte incertezze nei loro spazi di lavoro. Il robot deve prima individuare e identificare l'oggetto bersaglio tra molti altri. Molto spesso è necessario anche superare o evitare altri ostacoli nell'area di lavoro per poter raggiungere l'oggetto ed eseguire determinate attività. Ciò richiede che il robot abbia un eccellente sistema di percezione, capacità di navigazione efficienti e capacità di manipolazione potenti e precise.
Gli utenti dei robot aspirapolvere, ad esempio, sanno che devono rimuovere tutti i piccoli mobili e altri ostacoli come i cavi dal pavimento, perché anche il miglior robot aspirapolvere non è in grado di eliminarli da solo. Ancora più impegnativo, il robot deve operare in presenza di ostacoli mobili quando persone e animali domestici camminano a distanza ravvicinata.
Mantenerlo semplice
Sebbene sembrino semplici per gli esseri umani, molte attività domestiche sono troppo complesse per i robot. I robot industriali sono eccellenti per operazioni ripetitive in cui il movimento del robot può essere preprogrammato. Ma i compiti domestici sono spesso specifici della situazione e potrebbero essere pieni di sorprese che richiedono al robot di prendere costantemente decisioni e cambiare percorso per eseguire i compiti.
Pensa a cucinare o pulire i piatti. Nel corso di pochi minuti di cottura potresti afferrare una padella, una spatola, una manopola del fornello, la maniglia di una porta del frigorifero, un uovo e una bottiglia di olio da cucina. Per lavare una padella, in genere la tieni e la muovi con una mano mentre la strofini con l'altra, assicurandoti che tutti i residui di cibo cotto vengano rimossi e quindi tutto il sapone venga risciacquato.
Negli ultimi anni si è registrato uno sviluppo significativo nell’utilizzo dell’apprendimento automatico per addestrare i robot a prendere decisioni intelligenti quando scelgono e posizionano oggetti diversi, ovvero afferrano e spostano oggetti da un punto a un altro. Tuttavia, riuscire ad addestrare i robot a padroneggiare tutti i diversi tipi di utensili da cucina ed elettrodomestici rappresenterebbe un ulteriore livello di difficoltà anche per i migliori algoritmi di apprendimento.
Senza contare che spesso le case hanno scale, passaggi stretti e scaffali alti. Questi spazi difficili da raggiungere limitano l’uso dei robot mobili di oggi, che tendono a utilizzare ruote o quattro gambe. I robot umanoidi, che corrisponderebbero più da vicino agli ambienti che gli esseri umani costruiscono e organizzano per se stessi, devono ancora essere utilizzati in modo affidabile al di fuori degli ambienti di laboratorio.
Una soluzione alla complessità dei compiti è costruire robot per scopi speciali, come robot aspirapolvere o robot da cucina. È probabile che nel prossimo futuro vengano sviluppati molti tipi diversi di tali dispositivi. Tuttavia, credo che i robot domestici per uso generale siano ancora molto lontano.
Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.
Immagine di credito: Dyson
