I servitori dei robot domestici sono ancora molto lontani: ecco perché

Con i recenti progressi nell'intelligenza artificiale e nella tecnologia robotica, c'è un crescente interesse per lo sviluppo e la commercializzazione di robot domestici in grado di gestire una varietà di faccende domestiche.

Tesla sta costruendo un robot umanoide che, secondo il CEO Elon Musk, potrebbe essere utilizzato per cucinare i pasti e aiutare gli anziani.

Amazon ha recentemente acquisito iRobot, un importante produttore di aspirapolvere robotico, e ha investito molto nella tecnologia attraverso il programma Amazon Robotics per espandere la tecnologia robotica al mercato consumer.

Nel maggio 2022, Dyson, un'azienda rinomata per i suoi aspirapolvere elettrici, ha annunciato l'intenzione di costruire il più grande centro di robotica del Regno Unito dedicato allo sviluppo di robot domestici che svolgono le attività domestiche quotidiane negli spazi residenziali.

Nonostante il crescente interesse, i potenziali clienti potrebbero dover aspettare un po' prima che questi robot arrivino sul mercato.

Mentre dispositivi come termostati intelligenti e sistemi di sicurezza sono oggi ampiamente utilizzati nelle case, l'uso commerciale dei robot domestici è ancora agli inizi.

Come ricercatore di robotica, so in prima persona come i robot domestici siano notevolmente più difficili da costruire rispetto ai dispositivi digitali intelligenti o ai robot industriali.

Manipolazione di oggetti

Una delle principali differenze tra dispositivi digitali e robotici è che i robot domestici devono manipolare oggetti attraverso il contatto fisico per svolgere i loro compiti.

Devono trasportare i piatti, spostare le sedie e raccogliere la biancheria sporca e metterla nella lavatrice.

Queste operazioni richiedono che il robot sia in grado di movimentare oggetti fragili, morbidi e talvolta pesanti con forme irregolari.

L'intelligenza artificiale all'avanguardia e gli algoritmi di apprendimento automatico funzionano bene in ambienti simulati.

Ma il contatto con oggetti nel mondo reale spesso li fa inciampare. Questo accade perché il contatto fisico è spesso difficile da modellare e ancora più difficile da controllare.

Sebbene un essere umano possa svolgere facilmente questi compiti, esistono notevoli ostacoli tecnici per i robot domestici per raggiungere la capacità a livello umano di gestire gli oggetti.

I robot hanno difficoltà in due aspetti della manipolazione degli oggetti: controllo e rilevamento.

Molti manipolatori robot pick-and-place come quelli sulle linee di assemblaggio sono dotati di una semplice pinza o di strumenti specializzati dedicati solo a determinati compiti come la presa e il trasporto di una parte particolare.

Spesso lottano per manipolare oggetti con forme irregolari o materiali elastici, soprattutto perché mancano della forza efficiente o del feedback tattile di cui gli esseri umani sono naturalmente dotati.

Costruire una mano robotica per uso generico con dita flessibili è ancora tecnicamente impegnativo e costoso.

Vale anche la pena ricordare che i manipolatori robot tradizionali richiedono una piattaforma stabile per funzionare con precisione, ma la precisione diminuisce notevolmente quando vengono utilizzati con piattaforme che si muovono, in particolare su una varietà di superfici.

Il coordinamento della locomozione e della manipolazione in un robot mobile è un problema aperto nella comunità della robotica che deve essere affrontato prima che robot domestici di ampia capacità possano entrare sul mercato.

A loro piace la struttura

In una catena di montaggio o in un magazzino, l'ambiente e la sequenza delle attività sono rigorosamente organizzati.

Ciò consente agli ingegneri di preprogrammare i movimenti del robot o utilizzare metodi semplici come i codici QR per localizzare oggetti o individuare posizioni. Tuttavia, gli articoli per la casa sono spesso disorganizzati e posizionati in modo casuale.

I robot domestici devono affrontare molte incertezze nei loro spazi di lavoro. Il robot deve prima individuare e identificare l'oggetto di destinazione tra molti altri.

Molto spesso è anche necessario eliminare o evitare altri ostacoli nell'area di lavoro per poter raggiungere l'oggetto ed eseguire determinati compiti.

Ciò richiede che il robot disponga di un eccellente sistema di percezione, capacità di navigazione efficienti e capacità di manipolazione potenti e accurate.

Ad esempio, gli utenti di robot aspirapolvere sanno che devono rimuovere tutti i piccoli mobili e altri ostacoli come i cavi dal pavimento, perché anche il miglior robot aspirapolvere non può rimuoverli da solo.

Ancora più impegnativo, il robot deve operare in presenza di ostacoli in movimento quando persone e animali domestici camminano a distanza ravvicinata.

Mantenerlo semplice

Sebbene appaiano semplici per gli esseri umani, molti compiti domestici sono troppo complessi per i robot. I robot industriali sono eccellenti per operazioni ripetitive in cui il movimento del robot può essere preprogrammato.

Ma i compiti domestici sono spesso unici per la situazione e potrebbero essere pieni di sorprese che richiedono al robot di prendere costantemente decisioni e cambiare percorso per svolgere i compiti.

Pensa a cucinare o pulire i piatti. Nel corso di pochi minuti di cottura potreste afferrare una padella, una spatola, una manopola del fornello, la maniglia della porta del frigorifero, un uovo e una bottiglia di olio da cucina.

Per lavare una padella, in genere la tieni e la muovi con una mano mentre sfreghi con l'altra e assicurati che tutti i residui di cibo cotto vengano rimossi e quindi tutto il sapone venga risciacquato.

C'è stato uno sviluppo significativo negli ultimi anni utilizzando l'apprendimento automatico per addestrare i robot a prendere decisioni intelligenti quando si selezionano e posizionano oggetti diversi, il che significa afferrare e spostare oggetti da un punto all'altro.

Tuttavia, essere in grado di addestrare i robot a padroneggiare tutti i diversi tipi di utensili da cucina ed elettrodomestici sarebbe un altro livello di difficoltà anche per i migliori algoritmi di apprendimento.

Per non parlare del fatto che le case delle persone hanno spesso scale, passaggi stretti e scaffali alti. Quegli spazi difficili da raggiungere limitano l'uso dei robot mobili di oggi, che tendono a utilizzare ruote o quattro gambe.

I robot umanoidi, che si adatterebbero maggiormente agli ambienti che gli esseri umani costruiscono e organizzano per se stessi, devono ancora essere utilizzati in modo affidabile al di fuori delle impostazioni di laboratorio.

Una soluzione alla complessità delle attività consiste nel costruire robot per scopi speciali, come aspirapolvere robot o robot da cucina.

È probabile che molti diversi tipi di tali dispositivi vengano sviluppati nel prossimo futuro. Tuttavia, credo che i robot domestici generici siano ancora molto lontani.

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Nota del redattore: questo articolo è stato scritto da Ayonga Hereid, assistente professore di ingegneria meccanica e aerospaziale, The Ohio State University, e ripubblicato da The Conversation con licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.