La robotica si fa sostenibile: il progetto da “Dipartimento di Eccellenza”

Si stima che i dispositivi robotici nel settore industriale siano aumentati di circa il 16% l’anno dal 2010 e che, entro il 2025, saranno utilizzati dal 60% delle industrie. Il dato dell’International Energy Agency parla chiaro: il settore è in rapida espansione. Guai, però, a pensare al robot come a una macchina rigida, usata solo in contesti produttivi. Oggi le applicazioni di un robot spaziano dalla riabilitazione all’agricoltura di precisione, dall’assistenza di soggetti fragili alla manipolazione di beni delicati. 

Sono così maturate la soft robotics, che punta a sviluppare robot dotati di arti e interfacce flessibili, adatti ad interagire con gli esseri viventi, come la robotica “wearable”, basata su sistemi indossabili (esoscheletri, indumenti “smart”) in grado di misurare parametri fisiologici e di interagire con il soggetto che li porta.

I robot sono divenuti sistemi sempre più integrati, vicini e ispirati agli esseri viventi, presenti nella vita quotidiana. In tal senso, contribuiscono a obiettivi sociali, ambientali ed energetici di sviluppo della società e, come tali, devono essere sostenibili.

Il Dipartimento di Ingegneria Industriale ha fatto proprio questo assunto e ha elaborato un progetto multidisciplinare che gli è valso il riconoscimento a Dipartimento di Eccellenza per il quinquennio 2023-2027.

Cosa significa robotica sostenibile

La squadra di docenti e ricercatori del DII, con Matteo Benedetti e Giacomo Moretti in testa, è al lavoro per esplorare i diversi aspetti della sostenibilità in robotica. Tra questi:

• gli aspetti sociali, come lo sviluppo di robot biomedicali, di sistemi indossabili per la riabilitazione o l’assistenza di pazienti affetti da patologie motorie, indumenti “intelligenti” in grado di monitorare i parametri fisiologici o trasmettere stimoli per facilitare i soggetti che li indossano nello svolgimento di funzioni quotidiane;
• gli aspetti ambientali, quali la sintesi di materiali “green”, biodegradabili o derivanti da processi di riciclo, nonché applicazioni che perseguono il cosiddetto paradigma della robotica per la sostenibilità, per esempio per il monitoraggio ambientale o per l’intervento in casi di calamità ed eventi estremi;
• gli aspetti energetici, volti a migliorare l’efficienza energetica dei robot, sia tramite lo sviluppo di sistemi di controllo e movimentazione a più basso consumo, sia tramite il miglioramento della loro autonomia attraverso dispositivi di recupero di energia da fonti rinnovabili o, nel caso di sistemi indossabili, dal movimento stesso dell’utente.

Gli step del progetto

La ricerca si articolerà su tre livelli che porteranno allo sviluppo di componenti e sistemi robotici sostenibili con complessità crescente.

1. Si comincia con lo sviluppo di tecnologie abilitanti che rappresenteranno l’ossatura dei futuri sistemi robotici. Si punta a nuovi materiali attivi, in grado di produrre una deformazione in risposta a stimoli elettrici o termici, o ad elettroniche stampate, che permetteranno di realizzare circuiti e dispositivi di comunicazione direttamente su tessuti o componenti strutturali.
2. A un livello intermedio, si punta allo sviluppo di sottosistemi e componenti che conferiranno ai robot le loro abilità funzionali. In questo contesto, verranno sviluppati sensori, che rappresenteranno la “pelle” e gli “occhi” dei robot, e attuatori, che ne costituiranno i “muscoli”.
3. A un terzo livello, tutti questi tasselli verranno integrati per formare sistemi complessi, dei veri e propri robot… o quasi. Le attività di prototipazione si concentreranno sullo sviluppo di soft robots movimentati da muscoli artificiali ad alta efficienza, fatti con materiali flessibili e intelligenti, e smart garments, ossia indumenti attivi sui quali saranno installati sensori e attuatori in grado di assistere gli utenti nelle proprie attività.