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Il team progetta robot per costruire cose in situazioni disordinate e imprevedibili
I ricercatori dell'Università di Harvard e del SUNY di Buffalo stanno progettando robot per funzionare al di fuori di ambienti ideali e prevedibili come magazzini o fabbriche e lavorare invece in luoghi dove potrebbero esserci ostacoli imprevisti e dove gli algoritmi predittivi non possono essere utilizzati per pianificare diverse migliaia di passaggi avanti. L'obiettivo di tali bot costruttori, progettati per gestire materiali da costruzione incoerenti e malleabili, è quello di essere impiegati come agenti di soccorso in caso di calamità.
Uno dei robot del team di Harvard non ha né in alto né in basso. Può continuare a funzionare anche dopo essere caduto e ribaltato.
Radhika Nagpal, professoressa di informatica ad Harvard, e Nils Napp, assistente professore di informatica alla SUNY di Buffalo ed ex borsista post-dottorato nel laboratorio di Nagpal, hanno progettato due robot: uno che deposita schiuma espandibile autoindurente e un altro che trascina e accumula sacchi di sabbia.
I robot costruiti per l'edilizia di solito possono gestire solo materiali discreti, come blocchi o mattoni. I materiali con cui costruiscono questi nuovi robot sono utili in una vasta gamma di ambienti del mondo reale, ma sono altamente imprevedibili. La schiuma può attaccarsi alla maggior parte delle superfici ed espandersi per riempire i buchi, ma inizia come un liquido, quindi è impossibile sapere esattamente fino a che punto correrà prima che si indurisca; i sacchi di sabbia sono spesso usati nei soccorsi in caso di calamità come muri di sostegno, ma i granuli al loro interno hanno la tendenza a spostarsi quando vengono manipolati.
Per combattere questa imprevedibilità, i robot di Nagpal e Napp sono dotati di un sensore a infrarossi che acquisisce scansioni e valuta l'ambiente tra la deposizione di un materiale da costruzione. La scansione è fondamentale per rendere i robot così adattabili.
Questi robot devono monitorare e riprogrammare continuamente mentre funzionano, afferma Napp. È qualcosa che fanno gli animali e che i robot spesso non fanno.
Usando un algoritmo che funziona come un ciclo (scansione, valutazione dell'ambiente, posa del materiale, scansione di nuovo, valutazione dei cambiamenti nell'ambiente, posa di più materiale, ecc.), i robot sono in grado di costruire iterativamente mentre procedono, tenendo conto qualsiasi cambiamento nell'ambiente così come qualsiasi modifica al materiale che stanno utilizzando.
Il team sta attualmente concentrando questo sistema adattabile sulla costruzione di rampe, una struttura relativamente semplice con applicazioni pratiche: possono essere utilizzate per collegare due punti e hanno anche molta flessibilità nella progettazione.
Il sistema è applicabile a qualsiasi robot manipolatore che si arrampica e utilizza qualsiasi materiale imprevedibile, non solo schiuma o sacchi di sabbia. Nagpal afferma anche che il sistema può funzionare con team multi-robot. Poiché l'algoritmo è adattabile, non importa se l'incertezza che un robot deve affrontare deriva dall'ambiente, da un materiale o dal comportamento di un altro robot.
I ricercatori stanno appena iniziando a testare il sistema in ambienti sempre più imprevedibili. La fase successiva sarà configurare un robot per costruire in situazioni in cui non sa quali materiali saranno disponibili.