Intervista a Claudio Semini, coordinatore della linea di ricerca Dynamic Legged Systems di IIT
Come inizia in IIT lo studio e la successiva realizzazione dei robot quadrupedi?
Nel 2007 ho iniziato il mio dottorato in IIT. Eravamo in quattro nel precedente dipartimento di Advanced Robotics, io con i miei due tutor Darwin Caldwell e Nikolaos Tsagarakis e un’altra collega. Ero appena tornato dal Giappone dove avevo lavorato con Shigeo Hirose, un pioniere degli studi su robot quadrupedi. Questa mia esperienza coincideva con gli interessi di Darwin e Nikolaos per questa particolare branca della robotica che cominciava ad assumere una certa popolarità grazie ai video realizzati dalla Boston Dynamics. Siamo nel periodo a cavallo tra il 2005 e i 2006 e si comincia a comprendere cosa si potrebbe realizzare con l’utilizzo di robot quadrupedi ad alte prestazioni. Queste indicazioni hanno fatto sì che anche noi iniziassimo il lavoro di ricerca sui robot quadrupedi sperimentando l’utilizzo dell’idraulica per avere più potenza e agilità per i nostri prototipi. Nel 2011 abbiamo presentato per la prima volta in pubblico il nostro HyQ (che sta per Hydraulic Quadruped), il robot quadrupede idraulico di IIT.
Com’è stato accolto HyQ dagli operatori, dagli esperti di robotica nel nostro Paese?
Con sorpresa e interesse. Nel mondo, i laboratori che sapevano costruire questi tipi di robot erano pochi ma noi avevamo potuto contare sulla lungimiranza dei vertici di IIT che avevano deciso investimenti economici importanti, permettendoci di lavorare su soluzioni complesse che avevano reso possibile la realizzazione di un robot quadrupede dalle elevatissime performance.
Come si sono modificate nel tempo le qualità di queste macchine?
Abbiamo continuato a lavorare sul miglioramento delle versioni successivi di HyQ e delle capacità di locomozione del robot sui terreni accidentati perché questo rimane uno degli obiettivi primari per gli usi della macchina. Questo lavoro ha poi permesso a HyQ di salire le scale e muoversi con padronanza tra le macerie. Nel frattempo, notevoli passi in avanti sono stati fatti con nuovi motori elettrici, nell’utilizzo di cip computazionali così, a differenza del passato, diversi laboratori hanno potuto sviluppare – grazie a queste innovazioni – robot quadrupedi. Questo dinamismo ha dato vita ad una comunità che si dedica allo studio delle innovazioni nell’ambito di robot con zampe. Diverse aziende come per esempio Boston Dynamics, ma anche alcune startup nati da questi laboratori universitari, avevano iniziato a vendere questi robot quadrupedi elettrici. La produzione di robot di più piccole dimensioni rispetto a HyQ ha avuto un buon sviluppo di mercato permettendo a tanti gruppi di ricerca l’acquisto di queste macchine a bassi costi. Questo ha creato una seconda ondata di notevole interesse attorno allo sviluppo delle potenzialità dei quadrupedi. Anche noi abbiamo comprato alcuni di questi robot e vi abbiamo inserito il nostro software. Per il mio gruppo Dynamic Legged Systems questo interesse nei quadrupedi ha avuto esiti molto positivi sia perché possiamo contare sui nostri diciassette anni di esperienza che ci permettono di godere di un’ottima reputazione sia perché penso che tutto ciò sviluppi una sana competizione.
A proposito di competizione. Nel 2019 con il tuo team riesci a far trainare da HyQReal un aereo Executive sulla pista dell’aeroporto di Genova. Si è trattato di una prova di grande impatto visivo che ha dato la dimensione della forza di questo robot. Cosa si prova quando dopo tanto lavoro si giunge ad un traguardo del genere?
È stato un bellissimo momento per la mia carriera. Vedere un robot che traina un aereo di quasi tre tonnellate e mezzo non è cosa da tutti i giorni. Ma è anche stato il momento nel quale noi abbiamo potuto segnare la differenza rispetto agli altri gruppi di ricerca di questo settore. Noi siamo stati i primi e unici a dimostrare un robot quadrupede in grado di trainare un aereo. Dietro questa performance c’è stata una lunga preparazione, assieme al nostro partner industriale MOOG, multinazionale con sede negli USA. Prima di arrivare alla dimostrazione in aeroporto abbiamo lavorato per mesi segretamente, per non dare vantaggi alla concorrenza, facendo trainare dei veicoli al robot in laboratorio e dietro l’edificio di IIT. Poi siamo giunti al giorno della prova con l’aereo e quando l’ho visto muoversi trainato da HyQReal è stata una grande soddisfazione che ho potuto condividere con tutto il gruppo di lavoro: una quindicina di persone.
Un ambito molto interessante per lo sviluppo della robotica assistiva riguarda l’utilizzo in agricoltura di macchine molto versatili che sostituiscono l’uomo e migliorano la qualità delle lavorazioni. Come si sta sviluppando questo settore della robotica in IIT?
Da quasi 10 anni stiamo lavorando all’ utilizzo dei nostri quadrupedi per operazioni di manipolazione con un braccio robotico montato sul robot. Queste braccia mosse dal robot quadrupede possono essere d’ausilio ad attività fino ad ora svolte manualmente dall’uomo. Oltre agli interventi in zone accidentate da qualche anno stiamo sperimentando impieghi in agricoltura. Con la facoltà di scienze agrarie, alimentari e ambientali dell’Università Cattolica del Sacro Cuore di Piacenza abbiamo sviluppato il progetto “Vinum”, che vede il quadrupede dotato di forbici e telecamere salire su vigneti collinari per la potatura invernale. Il robot attraverso l’intelligenza artificiale riconosce la struttura della pianta e decide dove fare il taglio secondo le indicazioni dei viticoltori registrate in un nostro software. L’industria vitivinicola è molto interessata a questi progetti e stiamo cercando investimenti sia pubblici sia privati per sostenerli.
Questo utilizzo del quadrupede a sostegno dell’attività vitivinicola in zone difficili introduce il tema della sicurezza sul lavoro in questi giorni di drammatica attualità. Il robot con le zampe può evitare inutili rischi per l’uomo?
È questo un grande problema e per cercare di offrire delle soluzioni stiamo collaborando da sei anni con INAIL con un progetto di teleoperazione che ha l’obiettivo di prevenire gli incidenti per l’uomo che deve lavorare in situazioni di emergenza. In questo caso un robot quadrupede aziona un braccio guidato a distanza da un esperto, per esempio un vigile del fuoco, che interviene tra le macerie dopo un terremoto. Il pericolo di crolli è costante e il robot sostituisce l’uomo valutando l’entità dell’evento, facendo misure strutturali, comunicando altri pericoli imminenti o raccogliere oggetti lasciati nelle case dagli abitanti in fuga.
Come si può concretizzare il trasferimento tecnologico e la conseguente commercializzazione dei quadrupedi?
Le possibilità di realizzare trasferimento tecnologico si concretizzano attraverso la costituzione di startup o la commercializzazione della proprietà intellettuale attraverso la concessione di licenze. Sono entrambe soluzioni interessanti che prevedono però robusti investimenti finanziari. In Italia, la raccolta fondi per trasformare un prototipo di un laboratorio di ricerca accademico in un prodotto sul mercato non è facile. Negli Usa o anche nella vicina Svizzera il capitale di rischio per sostenere tecnologie promettenti viene investito con una certa facilità. Le istituzioni pubbliche e private del nostro paese si devono fare carico di questo problema. Senza i finanziamenti necessari rischiamo di farci sottrarre importanti progetti di ricerca da nazioni più sensibili e organizzate su questa materia.
Quali sono gli obiettivi futuri dell’attività del tuo laboratorio
Lavoriamo sulle attività di prevenzione attraverso la teleoperazione, continuiamo a studiare applicazioni per l’agricoltura e continueremo gli sviluppi di un progetto concluso recentemente con ESA per valutare se un rover con delle zampe potrà esplorare crateri e altre zone difficilmente raggiungibili sulla Luna o Marte.
