La tecnologia digitale è spesso usata per registrare e tracciare una mappa del nostro patrimonio culturale, rendendo possibili ad esempio ricerche, sforzi per la conservazione e un maggiore accesso pubblico a siti di interesse archeologico. La maggior parte delle tecniche moderne prevede che delle persone entrino in queste aree per fotografarle usando un laser scanner 3D statico. Questo funziona per molti siti, ma non per tutti.
Il progetto ROVINA ha cercato di affrontare questa limitazione usando dei progressi nella tecnologia della robotica autonoma, che può arrivare in luoghi difficili o pericolosi da raggiungere, come ad esempio tunnel o miniere. I robot possono farsi strada ed esplorare, costruire modelli 3D testurizzati (inclusa un’interpretazione semantica) e ritornare a casa da soli. ROVINA si proponeva di sviluppare ulteriormente i progressi compiuti nella mappatura digitale robotica migliorando precisione, affidabilità ed autonomia.
Costruire un sistema robotico completamente nuovo
Per ottenere la robusta mappatura desiderata, comportamento autonomo, rappresentazione realistica, ecc. il team di ROVINA ha dovuto creare un sistema robotico completamente nuovo. Come spiega il coordinatore del progetto, il professor Cyrill Stachniss, “Le nostre tecniche sono all’avanguardia della ricerca nel campo della robotica, visione artificiale e fotogrammetria”. ROVINA ha dovuto affrontare parecchie sfide. Ad esempio, in aggiunta a un terreno spesso impervio, la tecnologia di scansione ha incontrato delle barriere nell’interpretazione della scena, come ad esempio la scarsa illuminazione. Inoltre, la situazione è stata ulteriormente complicata da limiti nella comunicazione con il robot che hanno compromesso la teleoperazione e la supervisione umana.
Per affrontare questi ostacoli ROVINA ha fatto ricorso alle specializzazioni di un team variegato con competenze nei settori della conservazione digitale, robot autonomi e in rete, ricostruzione e mappatura 3D, rilevamento oggetti e apprendimento online, visione e percezione, analisi semantica e progettazione dell’interfaccia utente. Per integrare le varie specializzazioni, il progetto è andato avanti usando una progettazione modulare del software, laddove ogni modulo che eseguiva un compito specifico interagiva mediante un’interfaccia middleware. Periodicamente, i moduli sono stati integrati e testati in differenti siti del patrimonio culturale.
Il progetto ha sviluppato un prototipo che è stato in grado di esplorare le catacombe di Roma e Napoli. Il lavoro ha messo a punto delle interfacce utente intuitive e flessibili per l’interazione con i robot a distanza, a dispetto dei luoghi complessi e imprevedibili che vengono esplorati. La facilità di utilizzo è stato un risultato importante del progetto visto che i probabili utenti finali varieranno, e comprenderanno storici, archeologi, ingegneri edili e persino potenzialmente turisti virtuali.
Il prototipo ha inoltre dimostrato una maggiore autonomia e affidabilità, con la capacità di eseguire un’analisi più accurata della possibilità di superamento, portando quindi a una migliore navigazione. L’elaborazione dei dati sensoriali per la navigazione ha inoltre facilitato le informazioni semantiche, come ad esempio l’identificazione di reperti interessanti.
Capacità ampliate
ROVINA offre un potente strumento per i conservatori dei beni culturali come ad esempio il Consiglio internazionale su monumenti e siti. Come spiega il prof. Stachniss, “Con la capacità di acquisire velocemente modelli digitali nel tempo usando il sistema ROVINA, in combinazione con gli strumenti per l’analisi del cambiamento temporale nei siti, risulta possibile monitorare i livelli di deterioramento”. Soprattutto, visto che ROVINA riduce il costo e il tempo necessari per creare modelli digitali, l’ampiezza dell’area sotto esame può essere ingrandita all’interno di limiti di spesa e tempo simili. Con il software che è in grado di adattarsi ai sensori per effettuare la scansione di aree più grandi, la digitalizzazione autonoma (o semi-autonoma) diventa possibile per ambienti non raggiunti dal segnale GPS, come ad esempio i complessi pavimenti delle fabbriche o gli ambienti al chiuso.
Oltre agli obiettivi del progetto legati al patrimonio culturale, il lavoro è anche interessante per coloro che lavorano sulla robotica autonoma e che stanno cercando di rendere le loro innovazioni più robuste. Per supportare questo, componenti chiave di sviluppo di ROVINA sono stati distribuiti sotto un duplice modello di licenza, come software open source disponibile su Internet attraverso il sito web del progetto, e anche soggetto a una licenza commerciale.
Guardando al futuro, il prof. Stachniss riassume, “Il principale obiettivo di ROVINA era innanzitutto la modellazione geometrica, con la semantica solo in una qualche misura. Noi crediamo che l’aspetto semantico offra un potenziale futuro e debba essere sfruttato. In secondo luogo, dobbiamo semplificare l’uso dei robot e concentrarci sull’automazione della scansione geodetica ad alta precisione, che è attualmente un compito che assorbe molta manodopera e quindi costoso”.
Per ulteriori informazioni, consultare:
Sito web del progetto
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