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Battesimo del fuoco del modello dimostrativo per la ricerca «ARMANO»

Nelle parti crollate dell’ex deposito di munizioni di Mitholz e nel cono detritico antistante giacciono ancora circa 3500 tonnellate lorde di residui di munizioni. armasuisse Scienze e tecnologia sta studiando come impiegare apparecchi robot per le operazioni di sgombero.

10.08.2020 | armasuisse Scienza e tecnologia, Centro svizzero dei droni e della robotica

Il controllo remoto di «ARMANO» viene dimostrato ad un operatore di macchina.
Il controllo remoto di «ARMANO» viene dimostrato ad un operatore di macchina.

Il Centro svizzero dei droni e della robotica del DDPS (CSDR DDPS) di armasuisse Scienze e tecnologia (S+T) possiede vari modelli dimostrativi per la ricerca. Uno di questi, un escavatore ragno a guida remota, è stato impiegato per la prima volta a Mitholz. L'obiettivo consisteva nello scavare un fossato in un terreno contaminato da munizioni.

Il modello dimostrativo per la ricerca «ARMANO»

«ARMANO» (acronimo di Articulated Robotic Manipulator for Numerous Operations) è stato messo a punto dal Politecnico federale di Zurigo (PFZ) in collaborazione con altri partner. È composto di due sistemi: una stazione di tele-operazione comprensiva di una cabina di pilotaggio e un escavatore, dotato nella versione commerciale di quattro ruote e una trazione integrale idrostatica che gli assicura una mobilità fuori strada superiore a quella dei veicoli convenzionali su ruote o cingolati. Grazie agli investimenti nella ricerca di armasuisse S+T, l’escavatore può essere utilizzato senza pilota ed è quindi indicato per operare in ambienti con elevato potenziale di pericolo per l’uomo. A differenza delle macchine convenzionali, «ARMANO» presenta le seguenti caratteristiche speciali.

  • Carro inferiore automatizzato
    Per automatizzare il carro inferiore sono stati sviluppati nuovi cilindri idraulici di sostegno e relativi componenti. Basandosi sulle conoscenze della robotica di movimento, il PFZ ha implementato un software che permette al modello dimostrativo di appoggiare automaticamente e in modo ottimale le «gambe» al suolo. Questa automazione ne semplifica il funzionamento e ne aumenta la stabilità sul terreno.

  • Stazione di tele-operazione con cabina di pilotaggio
    I ricercatori del PFZ hanno realizzato una cabina di pilotaggio situata in una stazione di tele-operazione. La cabina, girevole, consente al conducente di comandare a distanza in modo intuitivo il modello dimostrativo, fisicamente distante e privo di pilota, anche su lunghe distanze e senza contatto visivo diretto. L’escavatore, dotato di varie telecamere, invia alla cabina di pilotaggio immagini in diretta riprese dall’ambiente circostante. Queste immagini sono visualizzate su quattro schermi.
L’automazione semplifica il funzionamento e aumenta la stabilità della macchina sul terreno.

 

  • Comunicazione senza fili
    Il modello dimostrativo può essere controllato e monitorato a distanza tramite la rete mobile civile o una connessione Wi-Fi. È stato anche testato con successo un sistema radio militare per il controllo a distanza.

  • Telecomando «ARMANO» può essere teleguidato tramite dispositivi di force feedback (retroazione della forza) o controller di console di gioco, entrambi più intuitivi.

  • Sensori «ARMANO» è dotato di sensori aggiuntivi per il controllo e l’automazione a distanza, inclusi telecamere, ricevitori GPS, unità di misura inerziale e sensori di distanza laser 3D.

In tutto il mondo esistono due modelli dimostrativi di questo tipo, uno al Politecnico federale di Zurigo e destinato alla ricerca e uno presso il CSDR DDPS, utilizzato per studi applicativi. In collaborazione con il Centro di competenza per l’eliminazione di munizioni inesplose e lo sminamento (cdo KAMIR) della formazione d’addestramento del genio/del salvataggio/NBC (FOA Gen/Salv/NBC) ed esperti di esplosivi di armasuisse Scienza e tecnologia si è svolto nel gennaio 2020 il primo intervento sul campo.

Introduzione al sistema di comando a distanza dell’escavatore ragno a guida remota «ARMANO» a Mitholz

L’impiego a Mitholz

Nelle parti crollate dell’ex deposito di munizioni di Mitholz e nel cono detritico antistante giacciono ancora circa 3500 tonnellate lorde di residui di munizioni. «ARMANO» è stato utilizzato per la prima volta a inizio gennaio 2020 nell’ambito di un mandato che prevedeva lo scavo di un fossato di 95 metri di lunghezza all’esterno dell’impianto. L’obiettivo era effettuare l’intervento a distanza in un’area contaminata da munizioni per consentire al conducente di lavorare al di fuori della zona a rischio.

La macchina è stata guidata da personale locale. La stazione di tele-operazione con la cabina girevole era posizionata a distanza di sicurezza dal luogo di scavo. Durante l’intera operazione, «ARMANO» è rimasto al di fuori del campo visivo del conducente. Il sistema multi-camera del modello dimostrativo trasmetteva le immagini circostanti alla stazione di tele-operazione attraverso la comunicazione senza fili, consentendo al conducente di avere sempre una panoramica dell’area vicina all’escavatore e di eseguire man mano lo scavo a distanza. Dopo circa due giorni, il primo impiego del modello dimostrativo si è concluso con esito positivo. Sono stati riportati alla luce resti di munizioni contenenti esplosivi, munizioni senza esplosivi e rottami di ferro.

Il futuro

Il primo intervento nel sito di Mitholz ha mostrato il grande potenziale di «ARMANO» in un terreno ad alto rischio. Ha inoltre permesso di acquisire conoscenze su come migliorare il comando a distanza, in particolare in relazione a ergonomia della cabina di pilotaggio, percezione dell’ambiente e infrastruttura di comunicazione. Ora si tratterà innanzitutto di ottimizzare il sistema di comando a distanza convenzionale integrandovi nuovi tipi di interfacce uomo-macchina, ad esempio elementi di realtà virtuale. Nel quadro della cooperazione a livello di ricerca si sta anche studiando come automatizzare maggiormente le funzioni dell’escavatore, per esempio nella costruzione di terrapieni di protezione. Resta da vedere in quali contesti «ARMANO» sarà utilizzato in futuro: il potenziale e le possibilità, in ogni caso, ci sono tutte.

Centro svizzero dei droni e della robotica CSDR

Il Centro svizzero dei droni e della robotica del DDPS (CSDR DDPS) è stato istituito nel 2017 e fa parte dal punto di vista organizzativo di armasuisse Scienza e tecnologia. Il suo obiettivo è sostenere l’esercito svizzero e le autorità e organizzazioni deputate alla sicurezza valutando le opportunità e i rischi di sistemi senza pilota e della robotica.