Mano morbida per non sbagliare la presa

Bridgestone Corporation ha avviato un progetto per l’utilizzo di robot dotati di mani morbide, da utilizzare per la raccolta di oggetti nei siti logistici e non solo.

di Lisa Borreani

I robot possono svolgere compiti che noi esseri umani svolgiamo male, ma è vero anche il contrario. Ci sono molte cose che noi esseri umani facciamo bene, quasi senza pensarci, e lo stesso compito può risultare estremamente difficile per un robot.

Afferrare e raccogliere oggetti è uno di questi compiti. È abbastanza semplice fare in modo che un robot prenda una serie di articoli, tutti di uguale forma, idealmente durevoli/indeformabili e che vengono presentati per il prelievo in modo coerente. Si pensi a un trasportatore di parti metalliche identiche che si fermano tutte nello stesso punto; una volta che questi parametri cambiano, i robot faticano. È estremamente difficile per un robot svuotare in modo affidabile un carrello pieno, specialmente se di articoli durevoli di varie dimensioni, solitamente collocati in contenitori di plastica. È ancora più difficile per un robot prelevare oggetti da un sistema di trasporto senza schiacciarli.

I tipici sistemi di raccolta

Qualsiasi sistema di raccolta consiste in una combinazione di una pinza con un sistema di visione gestito da un sistema di controllo; proprio come un raccoglitore umano è una combinazione di occhi e mani, supervisionato da un cervello. La tipica pinza ha due o tre dita metalliche, controllate da motori e sensori che a loro volta sono diretti dal sistema di visione del robot. Il sistema di visione deve essere in grado di vedere accuratamente l’oggetto in tre dimensioni, in modo da poterlo far prendere con precisione dalle dita.

Il prelievo dei pezzi rimane una questione importante poiché si punta sempre di più ad avere magazzini automatici non presidiati.

Sebbene la tecnologia di riconoscimento dei robot sia in rapida evoluzione, le mani robotiche convenzionali non hanno la versatilità che solo gli esseri umani possono utilizzare nella movimentazione di un’ampia varietà di prodotti.

Grazie a tecnologie come l’intelligenza artificiale, la capacita’ operativa dei robot si è evoluta per diventare più flessibile e intelligente. D’altro canto, il corpo stesso del robot potrebbe non essere in grado di tenere il passo con la flessibilità della sua intelligenza. Ad esempio, il movimento di “tenere qualcosa”: fino ad ora, le mani robotiche hanno dovuto rinunciare alla versatilità della mano umana, ad esempio nel sollevare delicatamente oggetti morbidi o nel tenere più oggetti o un’ampia varietà di oggetti.

L’approccio di Bridgestone

Un sistema di presa che può maneggiare qualcosa in maniera simile ad una mano umana, un sistema di presa che in qualche modo sente la vita e l’intelligenza, è stato possibile crearlo utilizzando i muscoli artificiali di gomma sviluppati da Bridgestone.

La morbida mano robotica simboleggia una nuova sfida per Bridgestone, che crede nelle potenzialità della gomma e continua ad accettare sfide che vanno dai pneumatici allo spazio, tendendo verso la realizzazione di una nuova società di convivenza tra esseri umani e robot.

Sfruttando le sue competenze chiave, cioè “padroneggiare la gomma” e “padroneggiare il contatto con la strada” e sfruttando il proprio know-how nello sviluppo e nella produzione di pneumatici e tubi flessibili, Bridgestone sta sviluppando attuatori in gomma (muscoli in gomma artificiale) per esplorare nuovi modelli di business per la commercializzazione. Gli attuatori in gomma sono caratterizzati da flessibilità, resistenza agli urti, leggerezza ed elevata potenza. Utilizzando queste caratteristiche, l’azienda mira quindi ad aiutare ad affrontare le questioni sociali e dei clienti come la carenza di manodopera e la domanda di interazioni senza contatto attraverso l’automazione di vari compiti che attualmente richiedono mani umane, con braccia e mani di robot morbidi.

Com’è nato il progetto?

Nel luglio 2022, Bridgestone ha avviato un Proof of Concept (PoC) insieme a grossisti di beni di prima necessità e articoli vari, produttori di robot e altri partner in cui le mani di robot morbidi dotate di attuatori in gomma Bridgestone vengono utilizzate per automatizzare i processi di prelievo dei pezzi nei magazzini logistici. È difficile per un singolo robot convenzionale raccogliere oggetti con forme, livelli di rigidità e pesi diversi, come tubi, bottiglie e buste, pertanto la raccolta automatica dei pezzi tramite robot è un problema impegnativo. Una singola mano di un robot morbido dotata di attuatori in gomma Bridgestone è in grado di ottenere la presa “giusta” di vari oggetti. L’azienda continuerà ad andare avanti con PoC insieme ai suoi partner alla ricerca della rapida applicazione pratica delle mani dei robot morbidi per applicazioni logistiche di prelievo e manipolazione di pezzi di diverse forme, consistenze, fragilità.

Soft Robotics Ventures sfrutta l’esperienza centenaria di Bridgestone nel campo della gomma e dei materiali per sviluppare e fornire mani robotiche con muscoli artificiali in gomma.

Le parole del CEO

Norikazu Otoyama, CEO di Soft Robotics, commenta:

“Non sarebbe un’esagerazione affermare che la co-creazione costituisce la base di tutte le nuove attività esplorative di Bridgestone. Attraverso il business dei pneumatici, Bridgestone ha continuato a supportare la mobilità di persone e oggetti. Con la sua competenza ed esperienza nel settore dei pneumatici, non vediamo l’ora di creare in futuro nuovo valore aggiunto insieme ai nostri vari partner con la robotica soft. Utilizzando la nostra esperienza nella ricerca e sviluppo di materiali in gomma, stiamo sviluppando un attuatore in gomma composto da un tubo di gomma e un manicotto in fibra ad alta resistenza che lo circonda, applicando la tecnologia dei pneumatici e dei tubi idraulici.

Utilizzando questo attuatore in gomma, ci stiamo cimentando in un business di robotica morbida che supporta la mobilità e il movimento di persone e oggetti con sicurezza e tranquillità, utilizzando robot flessibili che possono cooperare con gli esseri umani, in risposta alla crescente carenza di manodopera dovuta al calo del tasso di natalità, l’invecchiamento della popolazione, l’aumento dei bisogni sociali per i sistemi senza contatto a causa dell’influenza del COVID-19 e l’aumento delle esigenze dei clienti in termini di automazione del lavoro.”

Caratteristiche della “mano morbida”

“Rubber Actuator by Bridgestone” è un attuatore costituito da un tubo di gomma e un manicotto in fibra ad alta resistenza. Funziona idraulicamente e quando viene applicata un’alta pressione iniettando aria o olio nel tubo, il tubo si espande e si contrae come un muscolo umano. Poiché è più leggero, ha una potenza maggiore ed è più flessibile dei motori elettrici e dei cilindri idraulici convenzionali, si prevede che venga utilizzato come una mano robotica in grado di afferrare oggetti. Le mani dei robot che utilizzano attuatori in gomma sono flessibili, quindi possono afferrare oggetti su un’ampia gamma e non richiedono una regolazione precisa della posizione. Poiché è in grado di afferrare oggetti di tutte le dimensioni, da quelli morbidi a quelli duri, si prevede che venga implementato in una varietà di robot, inclusi robot industriali e robot domestici.

Il cuore del prodotto Soft Robotics è una pinza che ricorda più da vicino una mano umana. Anziché essere realizzata in metallo e controllata da motori, la pinza è realizzata in materiali morbidi, azionata e controllata tramite aria compressa. Ciò consente alla pinza di adattare delicatamente la sua forma a quella dell’oggetto da afferrare, senza dover sapere in anticipo di cosa si tratta.

Questa tecnologia sbloccherà molteplici mercati: il più ovvio è l’industria alimentare, dove la robotica è ancora poco penetrata, proprio a causa della fragilità dei prodotti, ma anche altri mercati potranno includere la produzione leggera e la logistica di magazzino.

I campi applicativi

Incorporando muscoli artificiali di gomma nelle proprie dita, ha la destrezza e flessibilità di una mano umana. Di conseguenza ha la caratteristica di poter afferrare gli oggetti con un “buon feeling” a seconda della forma e durezza dei diversi pezzi da lavorare. Inoltre, può essere posizionato come un’esistenza nuova come un “robot morbido” amichevole con gli esseri umani.

Il design della “terza mano” esprime una “nuova esistenza” che non è né una mano umana né una mano robotica. Nello specifico, in primo luogo, l’illuminazione soffusa sul corpo, che simboleggia una “nuova esistenza”, crea un senso di scopo e vita. Inoltre, la luce LED alla base del dito illumina l’oggetto prima dell’azione di presa, creando un senso di sicurezza nel poter riconoscere l’azione successiva del robot, abilitando la collaborazione con l’uomo.

Successivamente, la copertura in silicone lucido che avvolge i muscoli artificiali in gomma (dita) è realizzata con la stessa qualità utilizzata per le mani protesiche, e la flessibilità dei muscoli artificiali in gomma fa sì che “venga voglia di toccarli e stringere la mano”, progettato con una sensazione morbida. In effetti, molte persone hanno chiesto di stringere loro la mano, e la nuova sensazione delle loro dita che le avvolgono ha regalato un “incontro con la robotica morbida” che dà un senso del futuro.

Si prevede che l’attuatore in gomma verrà applicato a vari scopi, come bracci robotici, mani e ricarica automatica per veicoli elettrici.

La società di venture capital Ascent Robotics Inc. con sede a Tokyo, nella quale Bridgestone investirà 500 milioni di yen (3,9 milioni di dollari), sta terminando lo sviluppo delle “funzioni cerebrali” della mano.

Le funzioni avanzate di intelligenza artificiale di Ascent Robotics per il riconoscimento e l’analisi degli oggetti saranno integrate con la morbida mano robotica di Bridgestone, che imita la destrezza delle dita umane.