Robotica svizzera testata e consegnata all’esercito
La protezione e la sicurezza delle forze d’intervento possono essere migliorate con l’impiego dei robot. I robot, inoltre, aumentano l’efficacia e l’efficienza delle missioni. Questo perché sono in grado di raccogliere determinate informazioni molto più velocemente, non si stancano e possono accedere a luoghi irraggiungibili o potenzialmente letali per gli esseri umani. In questo contesto, il Centro svizzero dei droni e della robotica svolge un ruolo importantissimo, in quanto testa con i robot i casi di emergenza. In questo articolo scoprirete quali scenari applicativi vengono sperimentati, come l’intelligenza artificiale rende i robot più affidabili e autonomi e come vengono consegnati i robot all’esercito svizzero.
Dr. Tonya Müller, Centro svizzero dei droni e della robotica DDPS, armasuisse Scienza e tecnologia
Il Centro svizzero dei droni e della robotica (CSDR) studia come fornire un supporto tecnico valido all’esercito svizzero e ad altri organi preposti alla sicurezza in situazioni di pericolo. Per trovare soluzioni idonee, il centro svolge ricerche e valuta lo stato delle tecnologie e le possibili applicazioni per l’esercito.
Sicuramente, molti di voi ricorderanno il robot R2-D2 della saga di Guerre stellari. L’intelligente robot dalla testa a mezzo tondo naviga, scova i pericoli e, grazie alle sue straordinarie capacità, riesce a salvare i suoi amici Luke Skywalker e la principessa Leia da situazioni pericolose. Il Centro svizzero dei droni e della robotica (CSDR) non si occupa di tecnologie per missioni intergalattiche, ma piuttosto di tecnologie che potrebbero rivelarsi degli intelligenti passe-partout per fornire alle truppe dell’esercito svizzero e ad altri organismi statali un valido supporto tecnico in situazioni di pericolo.
Macchine edili telecomandate al lavoro nelle zone a rischio
Per le esercitazioni di tiro, l’esercito svizzero utilizza spesso fossati di raccolta all’interno dei quali vengono raccolti i bossoli esplosi, parti di proiettili ma anche ordigni inesplosi. Ovviamente, tutti questi fossati e le piazze di tiro più estese devono essere ripuliti dai residui di munizioni. L’escavatrice ragno chiamata ARMANO è stata pensata proprio per questo tipo di interventi che prevedono carichi pesanti pericolosi e contaminati. Questa escavatrice telecomandata non solo è capace di svuotare i fossati di raccolta, ma anche di sgomberare materiale chimico o radioattivo. Invece dello sgombero manuale, che comporta rischi elevati per gli operatori e un enorme dispendio di tempo, con ARMANO le forze d’intervento potrebbero individuare e recuperare il materiale pesante mantenendo una distanza di sicurezza. Ultimamente è anche possibile collegare l’escavatrice a un aspiratore, il che consente di trasportare il materiale contaminato molto più velocemente. Per verificare le funzionalità e l’affidabilità di ARMANO nell’impiego reale presso l’esercito, i conduttori di macchine della Formazione d’addestramento del genio/salvataggio/NBC (LVBGRABC) hanno svolto diversi test con il Centro di competenza per l’eliminazione di munizioni inesplose e lo sminamento (KAMIR), con «Schutz & Rettung Zürich» (SRZ) e con le Ferrovie federali svizzere (FFS). I conduttori di macchine sono riusciti a controllare l’ARMANO in remoto in zone a rischio di esplosione, di crollo o di valanghe da una distanza di diverse centinaia di chilometri. Grazie alle numerose telecamere e ai sensori montati sull’escavatrice, l’ambiente viene visualizzato in tempo reale su quattro grandi schermi nella cabina di controllo remota. Tutte le immagini delle telecamere mostrano anche elementi virtuali sotto forma di superfici e punti colorati. Questa cosiddetta realtà aumentata (augmented reality) ha lo scopo di migliorare la percezione della profondità e l’orientamento nello spazio dei conduttori di macchine, poiché questi ultimi sono limitati dal controllo remoto. I test hanno avuto esito positivo, motivo per cui, alla fine del 2021, alla LVBGRABC sono stati consegnati un ARMANO e un’escavatrice cingolata telecomandata ancora più performante.
La consegna dei robot all’esercito svizzero avviene generalmente nell’ambito dell’iniziativa ARDET. ARDET è l’acronimo di Advanced Robotic Detachement (distaccamento di robotica avanzata) e indica un processo creato congiuntamente dal CSDR e dalla LVBGRABC con cui i robot possono essere consegnati e utilizzati dall’esercito anche con un basso grado di maturità tecnica. I vantaggi sono molteplici. I ricercatori, ad esempio, possono continuamente adattare i robot alle esigenze dell’utente. L’esercito, inoltre, può tenere il passo con il rapido evolversi della tecnologia e acquisire esperienze nei settori della formazione, della finanza, della sicurezza o del personale necessario ancor prima dell’acquisto.
Il robot deambulante crea un’immagine della situazione in completa autonomia
Passiamo ora al caso di utilizzo di un robot all’interno di un complesso edilizio chiuso. In molti laboratori si lavora a contatto con composti chimici e radioattivi. In caso di esplosione, potrebbero fuoriuscire sostanze chimiche, l’aria potrebbe divenire tossica e i composti radioattivi potrebbero disperdersi nell’ambiente. In tali scenari, il personale operativo vuole e deve ottenere un’immagine della situazione e rintracciare le persone nel modo più rapido e accurato possibile. Il robot quadrupede del CSDR chiamato ANYmal può essere inviato nella zona di pericolo di queste applicazioni in completa autonomia. A differenza di altri robot dotati di cingoli o ruote, il robot deambulante riesce a superare fessure e ostacoli, a salire le scale e a rialzarsi da solo dopo una caduta. Grazie al braccio telecomandato, questo robot può anche afferrare oggetti, azionare interruttori e aprire porte. Inoltre, può utilizzare un rivelatore per identificare sostanze e materiali pericolosi da una distanza di sicurezza. L’ANYmal può esplorare autonomamente la zona di pericolo per tre ore prima di dover essere ricaricato. Durante questo tempo, esso crea una mappa in tempo reale del perimetro percorso, localizza sé stesso all’interno del perimetro, identifica le fonti di pericolo, individua le persone e ne registra la posizione. Recentemente, i piedi dell’ANYmal sono stati sostituiti da ruote. Grazie a questa combinazione ruota-gamba, il robot conserva i vantaggi della deambulazione, però può raggiungere velocità fino a sessanta chilometri orari, diventando estremamente più veloce ed efficiente dal punto di vista energetico. La versatilità, l’agilità e l’autonomia di ANYmal hanno fruttato ai partner di ricerca la vittoria della competizione internazionale di robotica più impegnativa al mondo nel 2021, la cosiddetta Subterranean Challenge dell’agenzia di ricerca americana DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) del Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti.
L’ANYmal nasce dallo stesso gruppo di ricercatori svizzeri che ha creato le macchine edili telecomandate. Di conseguenza è possibile trasferire da un sistema all’altro le informazioni sull’utilizzo dell’intelligenza artificiale (IA). L’IA è fondamentale per riuscire a perfezionare le funzionalità e, in particolare, l’autonomia di questi robot e viene utilizzata in due modi: in primo luogo, l’intelligenza artificiale affina i sistemi di regolazione e controllo per missioni e zone di impiego sempre più complesse. In secondo luogo, l’IA acquisisce e comprime i dati IA dei sensori per una rappresentazione ottimizzata in funzione dell’utilizzatore.
Robot sottomarino in ricognizione sott’acqua
Dai robot sulla terraferma, passiamo ora a un robot che può essere di grande aiuto sott’acqua. Ogni anno, nelle acque della Svizzera vengono effettuate centinaia di interventi per recuperare oggetti e monitorare le aree in cui sono state affondate munizioni in passato. Forze speciali trascorrono ore e ore in acque profonde e fredde e sono esposte a potenziali rischi chimici o di esplosione. Per assistere al meglio il personale preposto a queste attività, fa il suo ingresso il robot sottomarino chiamato Proteus che, esplorando una zona contaminata da munizioni da remoto, permette di aumentare notevolmente la sicurezza degli operatori. Il robot, ad esempio, fornisce un database digitale che può essere condiviso con altre forze d’intervento come la polizia per pianificare una strategia per la movimentazione delle merci pericolose.
Ma vediamo un po’ che aspetto ha il Proteus. Il corpo ha una forma rettangolare e su ciascuno dei suoi angoli sono installati due motori a elica che lo rendono straordinariamente manovrabile. Il robot è dotato di un braccio con pinza e trasmette un’immagine della telecamera e un’immagine sonar in tempo reale. L’immagine sonar visualizza la struttura superficiale degli oggetti circostanti anche in condizioni di scarsa visibilità. Il robot può immergersi fino a 600 metri di profondità e lavorare senza interruzioni fino a quattro ore anche alle basse temperature. Attualmente si sta cercando di capire, tramite ricerche, come far sì che il robot riesca a stabilire la propria posizione con il GPS subacqueo per poi perlustrare autonomamente una zona di pericolo ed eseguirne la mappatura. Oltre ad ARMANO e ANYmal, anche Proteus è stato costantemente testato e valutato in stretto contatto con le forze d’intervento dell’esercito svizzero. Dopo soli due anni, la sua affidabilità era tale da poter essere consegnato ai sommozzatori del KAMIR nel quadro dell’iniziativa ARDET.
Basandosi sulle esperienze con Proteus, il partner di ricerca del CSDR sta lavorando a un nuovo robot, destinato all’utilizzo in corsi d’acqua, che consentirà la ricognizione in condizioni o luoghi che presentano un rischio troppo elevato per i sommozzatori militari. Il robot per ambienti fluviali potrebbe essere impiegato, ad esempio, in presenza di velocità elevata della corrente, di pericolo di legname galleggiante o nelle zone sovrastanti dighe e centrali idroelettriche.
Utilizzo combinato di droni e robot modulari
Tutti i robot illustrati in precedenza hanno abilità e caratteristiche diverse. Ma la domanda è: come possiamo standardizzarne il funzionamento affinché cooperino e creino, insieme, un valore aggiunto? Uno degli obiettivi del progetto è quello di combinare le funzionalità specifiche dei singoli robot in modo che questi possano procedere all’acquisizione dell’immagine della situazione, alla ricognizione, alla comunicazione, al monitoraggio e all’ispezione nel modo più rapido, completo e affidabile possibile. Per valutare questo potenziale, il CSDR sta studiando, insieme a un’azienda svizzera, uno standard secondo il quale i robot dovranno essere controllati e localizzati attraverso la stessa interfaccia operatore. I robot, inoltre, dovranno trasferire i dati misurati attraverso la stessa interfaccia. Un simile standard offre grandi vantaggi alle forze d’intervento: standardizzando l’utilizzo e i dati, infatti, si riducono i tempi di formazione e si semplificano i processi operativi.
Gli esempi menzionati mostrano come le competenze dell’industria e della ricerca robotica della Svizzera possano essere utilizzate per la sicurezza nazionale. Il CSDR intende esplorare soluzioni nel campo della locomozione, della navigazione, dell’interfaccia uomo-macchina e delle tecnologie chiave utilizzabili con efficacia dalle forze d’intervento. Il processo ARDET è stato avviato con la consegna di singoli robot all’esercito svizzero. Ora è importante strutturarlo e consolidarlo in modo che, in futuro, questa tecnologia in rapida evoluzione possa essere trasferita alle forze d’intervento in modo ancora più efficiente. Sebbene i robot menzionati non siano assolutamente in grado di interagire con le persone come l’R2-D2 di Guerre stellari, già oggi la collaborazione tra uomo e macchina può contribuire a gestire meglio e con maggiore efficienza le situazioni di pericolo e ad aumentare il livello di protezione e la sicurezza.