Condividere il luogo di lavoro con i robot? Un nuovo strumento aiuta i progettisti a creare delle macchine più sicure

L’interazione tra esseri umani e robot, nella quale un tempo potevamo imbatterci solo nei racconti di fantascienza, ha attirato molta attenzione negli ultimi anni. Con il progresso della tecnologia, le persone sono sempre più esposte ai robot nella propria vita quotidiana. Una tale esposizione non si limita esclusivamente ai giocattoli robotici e agli elettrodomestici, come ad esempio i robot aspirapolvere; essa si verifica anche nel luogo di lavoro, visto che queste macchine si fanno carico di compiti che liberano gli esseri umani da compiti pericolosi e ripetitivi. Incrementando ulteriormente la frequenza delle interazioni uomo-robot (HRI, human-robot interaction), queste macchine vengono ora sviluppate anche per l’utilizzo in settori come istruzione, industria alberghiera, assistenza agli anziani, riabilitazione e terapia assistita da robot.

La sicurezza umana è una preoccupazione primaria nelle HRI. Quando vi è contatto fisico tra gli esseri umani e i robot, sono probabili delle pericolose collisioni. Con il supporto parziale ottenuto da due borse di studio dell’UE per i progetti ILIAD e SoftPro, ricercatori provenienti dal Centro Aerospaziale Tedesco e dalla Leibniz Universität Hannover hanno unito le forze per creare uno strumento che aiuta gli sviluppatori di robot ad analizzare le prestazioni di sicurezza delle loro progettazioni robotiche. Il loro nuovo strumento, chiamato «mappa di sicurezza», è descritto nel loro articolo pubblicato su «IEEE Xplore».

Indicare la strada verso la sicurezza relativa ai robot

In un lavoro precedente che analizzava la sicurezza relativa ai robot, la squadra aveva messo in relazione il comportamento di collisione di un robot con dati relativi alle lesioni subite dagli esseri umani. Avendo presentato questa idea, essi mettono adesso a confronto intere progettazioni robotiche (ovvero l’intervallo di valori relativi a massa e velocità di tutto lo spazio di lavoro del robot o sottospazi dipendenti dal compito) con dati sulle lesioni umane. I dati sulle lesioni potrebbero provenire da differenti tipi di esperimenti e discipline e possono prendere in considerazione differenti parti del corpo. Si tiene anche conto se la superficie di impatto in una collisione è smussata, affilata o tagliente e se la collisione stessa è limitata o senza limitazioni. Queste informazioni vengono rappresentate in una maniera unificata, descritta come una «mappa di sicurezza».

La «mappa di sicurezza» aiuta gli utenti a determinare se il robot che stanno progettando sia in grado di infliggere specifiche lesioni in caso di collisioni impreviste. Essi possono anche localizzare con precisione le zone più pericolose nello spazio di lavoro del robot e confrontare il loro robot con altri in termini di caratteristiche di sicurezza.

I progettisti hanno quindi a loro disposizione delle chiare informazioni relative alle lesioni che si possono verificare con maggiore probabilità durante il funzionamento. Questo aiuta a guidare il processo di progettazione dell’hardware e contribuisce anche al controllo sicuro e alla pianificazione del movimento del robot in fase di sviluppo.

I ricercatori hanno messo alla prova la loro mappa con due robot, PUMA 560 e KUKA Lightweight Robot IV+. I dati relativi alle lesioni che hanno utilizzato per l’esperimento provengono da 50 anni di ricerca sulla biomeccanica delle lesioni.

La mappa è probabilmente il primo strumento globale dinamico e preciso per l’analisi della sicurezza relativa ai manipolatori robotici ed è dotata del potenziale di avviare cambiamenti significativi nel modo in cui robot compatibili con l’uomo verranno progettati in futuro.
ILIAD (Intra-Logistics with Integrated Automatic Deployment: safe and scalable fleets in shared spaces) sta sviluppando innovative soluzioni robotiche per le attuali strutture di deposito. La creazione di una grande banca dati sulla sicurezza contro gli infortuni fa parte dei suoi sforzi per garantire un funzionamento sicuro dei robot in ambienti condivisi con gli esseri umani.

SoftPro (Synergy-based Open-source Foundations and Technologies for Prosthetics and RehabilitatiOn) sta studiando e progettando tecnologie robotiche soft basate sulla sinergia per sviluppare nuove protesi, esoscheletri e dispositivi assistivi per la riabilitazione degli arti superiori. Esso mira a creare prodotti finali che siano a buon mercato, disponibili, utilizzabili ed economicamente validi.

Per maggiori informazioni, consultare:
Sito web del progetto ILIAD
Sito web del progetto SoftPro