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Introduzione

Questo documento è una visione d’insieme della robotica, partendo dalle origini di questo ramo della tecnologia fino ai più moderni sviluppi. Una descrizione generale di cosa sia un robot (e di cosa non sia ...) per comprendere meglio il resto delle informazioni date. Infine sono abbozzate delle conclusioni, che permettono al lettore interessato di acquisire una maggiore conoscenza di quest’argomento.

 

Che cos’è un Robot?

Prima di tutto chiariamo un punto fondamentale: possiamo dare un’esatta definizione di robot? Al momento, non sappiamo con esattezza quali macchine qualificare come robot, ma gli esperti sono d’accordo nel dire che i robot sono in grado di svolgere alcune di queste funzioni (o anche tutte): muoversi, far funzionare uno o più bracci meccanici, riconoscere e manipolare l’ambiente, e manifestare un comportamento intelligente, specialmente un comportamento che imiti quello degli uomini o degli animali. Una definizione più chiara ed efficace è data dall’Organizzazione Internazionale per la Standardizzazione (ISO) che nella dichiarazione 8373 scrive quanto segue: un dispositivo automatico, capace di svolgere molte funzioni, programmabile, che può essere fissato in un posto o lasciato in mobilità, usato per svolgere delle applicazioni automatiche nell’industria.

Così facciamo uso di questa definizione per il nostro viaggio lungo tutta la storia della tecnologia robotizzata.

 

Storia

Nell’antichità

La prima testimonianza mitologica di macchine automatiche si ha nell’Iliade, nella dichiarazione che fece il dio Efesto parlando di domestiche meccaniche fatte d’oro.

Anche la filosofia mostrò interesse per questo campo, giacché i filosofi (in particolare Aristotele nel 322 a.C.) hanno sognato automi e strumenti capaci di lavorare indipendentemente dalle persone, il che significava liberare gli uomini dalla schiavitù.

 

Nel Medioevo

Varie dicerie accreditavano il medio oriente di notevoli sforzi nella costruzione di macchine che operassero automaticamente, tra cui spicca il lavoro di Al-Jazari.

Egli creò la primissima forma di robot umanoide nel 1206. Originariamente il suo automa era una barca con quattro musicisti che navigavano in un lago per intrattenere gli ospiti ai ricevimenti tenuti dai nobili.

La macchina aveva un tamburo con dei picchetti che urtavano una piccola leva che eseguiva la percussione.

Dal Rinascimento al 1800

I risultati più notevoli di questo periodo sono i famosi robot di Leonardo da Vinci nel 1945, anche se non sappiamo se furono effettivamente costruiti. Ma si pensa che un passo molto importante nella robotica fu l’automatizzazione della produzione: il lavoro condotto da Richard Arkwright per costruire una macchina per tessiture industriali dotata di un motore ad acqua nel 1781, aiutò l’inizio della rivoluzione industriale. Dal 1800 la produzione di vestiti fu completamente automatizzata e ciò favorì l’idea che tutta l’industria venisse automatizzata, un progetto che avrebbe fatto risparmiare tempo e denaro. Ovviamente, quest’eventualità presentava (in verità è così ancora oggi) dei dibattiti etici sul fatto che l’automazione di massa dell’industria renderebbe sempre meno utile il lavoro umano.

 

Dal secolo scorso ad oggi

Ad ogni modo, il più impressionante sviluppo della robotica è avvenuto approssimativamente negli ultimi cent’anni.

Infatti la parola usata oggi per riferirsi alle macchine automatiche è stata scritta per la prima volta da un autore ceco, Karel Capek, nel 1921 nel suo gioco R. U. R.(Rossum’s Universal Robot).

La parola robot significa qualcosa legata alla schiavitù, qualcosa che aiuti e serva gli uomini nelle proprie necessità. Questo è e sarà il punto chiave dello sviluppo degli automi e della robotica, usati allo scopo di aiutare gli uomini e nient’altro. Dopo il 1950, la robotica diventò rapidamente più complessa, così la tecnologia ebbe bisogno di evolversi di pari passo rendendo lo sviluppo più eccitante e veloce.

Da qui la robotica fu strettamente collegata al concepimento di microprocessori più potenti e meno costosi, a partire dai quali i robot vengono programmati. Guardiamo ora alcuni risultati fondamentali di questa materia: Unimate, il primo robot industriale mai costruito, cominciò il suo lavoro nella catena di montaggio della General Motors nel 1961; concepito nel 1954 da George Deval e Joseph Engelberger, Unimate fu costruito dalla compagnia Unimation.

Anche il film di George Lucas 2001: Odissea nello spazio, realizzato nel 1968 è una pietra miliare nella storia della robotica.

Il film, evidenzia i tratti del HAL 9000, un’unità malvagia di intelligenza artificiale che controlla un veicolo spaziale.

Questo è un chiaro esempio di un automa con intelligenza artificiale che, sviluppando le proprie conoscenze, cambia se stesso indipendentemente dal volere dei propri maestri umani, trascinando la storia verso tragici epiloghi, come quello in cui muore uno degli astronauti, e infine portando alla sua stessa distruzione per il bene della missione.

Lo studente d’ingegneria meccanica Victor Scheimann creó lo Stenford Arm (Braccio Stanford) nel 1969; lo Stanford Arm è riconosciuto come il primo computer elettronico, che controllava un braccio robotica (le istruzioni dell’Unimate sono contenute in un nastro magnetico).

È così partito un importante e attuale campo di ricerca dove la robotica viene applicata alla medicina, specialmente per ricostruire parti danneggiate del corpo umano. Il primo robot mobile capace di ragionare e interagire con l’ambiente che lo circonda, chiamato Shakey, fu costruito nel 1970 dall’Istituto di Ricerca di Stanford. Shakey combina i dati ricevuti dai sensori multipli, compresi telecamere, sensori per la distanza e sensori d’urto per navigare. Nel 1974, David Silver progettò il braccio Silver; capace di compiere movimenti paragonabili a quelli della mano umana. I riscontri forniti dai sensori di tatto e di pressione, venivano analizzati da un computer. Queste due linee di progresso dei robot stanno alla base dell’articolo: l’abilità di conoscere e reagire con l’ambiente è ciò che distingue macchine sensibili che operano automaticamente da tutto il resto. Basato su studi di oggetti flessibili presenti in natura(come la proboscide degli elefanti o le vertebre ), Shigeo Hirose progettò nel 1976 il Soft Gripper (letteralmente afferratore delicato), capace di conformarsi all’oggetto afferrato. Lo SCARA (Braccio Conforme ad Assemblaggio Selettivo) è stato creato nel 1978 come un efficiente braccio robotico a quattro assi. Meglio usato per prendere pezzi e posarli in un’altra zona, lo SCARA fu introdotto nelle catene d’assemblaggio nel 1981. Nel 1979 lo Stanford Cart attraversò con successo una stanza piena di sedie, contando principalmente di un sensore ottico per navigare e determinare le distanze. Un altro tentativo di riprodurre in un robot abilità umane! Il 1986 è un altro fondamento della robotica, da allora si è infatti vista l’entrata del colosso industriale Honda nel campo della robotica umanoide: questa casa cominció ricerche sugli umanoidi e successivamente sviluppó programmi per creare con successo robot capaci di interagire con gli uomini. Più tardi, inventato dal dottor John Adler nel 1994, il Cyberknife (un robot che opera facendo radiointerventi) rappresentava un modo veloce per fare interventi chirurgici con accuratezza equivalente a quella di un dottore umano.

Ci sono ancora ricerche molto attive in questo campo; da allora è capitato frequentemente che dei chirurghi hanno effettuato difficili operazioni chirurgiche a civili o a soldati feriti, ma che sono molto lontani.

Il robot umanoide P2 Honda fu visto per la prima volta nel 1996. Il Modello di Prototipo 2, P2 era parte integrante di un progetto di sviluppo di un robot umanoide Honda; alto più di sei piedi, P2 era più piccolo dei suoi predecessori e appariva come se i suoi movimenti fossero più umani. Un altro capitolo eccitante di questa storia è l’esplorazione dello spazio e dei pianeti attorno la Terra.

Ovviamente, è molto pericoloso, difficile e costoso mandare gli uomini nello spazio per volare attorno il globo, così è meglio lasciare fare il lavoro a strumenti automatici. Mentre ci si aspettava che operasse solo 7 giorni, il Sojourner ritorno sulla terra nel 1997 dopo 83 giorni di operazioni.

Questo piccolo robot eseguì operazioni semiautomatiche sulla superficie di Marte facendo parte della missione Mars Pathfinders (cercatori di sentieri marziani); equipaggiato con un programma di raggiramento ostacoli, il Sojourner era capace di pianificare e percorrere itinerari per studiare la superficie del pianeta. Le abilità di Sojourner di navigare con i pochi dati sull’ambiente circostante, gli permettevano di reagire a eventi e oggetti inaspettati. Un altro chiaro esempio di come i robot potrebbero anche sviluppare l’umanità e le sue conoscenze dell'universo che ci circonda. Il robot umanoide P3 fu mostrato dalla Honda nel 1998 come parte di una compagnia che continua a progettare umanoidi.

Ma Honda non è il solo interessato e che opera nel campo dei robot umanoidi. Nel 1999, la Sony introdusse l’AIBO, un cane robotico capace di interagire con gli uomini; i primi modelli realizzati in Giappone furono venduti in 20 minuti. Dopo di ciò, Honda nel 2000 mostrò il suo più avanzato risultato dei suoi progetti, chiamato ASIMO.

Questo robot è capace di camminare, comunicare con gli uomini, riconoscere l’ambiente e le espressioni facciali, riconoscere voci e posizioni e interagire efficientemente con l’ambiente.

Alcune delle sue ultime esibizioni l’hanno visto dilettarsi nella direzione di un orchestra di musicisti. La Sony ha anche rivelato il suo Robot dei Sogni Sony, piccoli robot umanoidi sviluppati per l’intrattenimento.

Nell’aprile del 2001 il Canadarm2 fu lanciato in orbita e attaccato alla Stazione Spaziale Internazionale. Il Canadarm2 è la versione più larga e più efficiente del braccio usato dalle navicelle spaziali e acclamato come essere più elegante. Sempre in Aprile, il Veicolo Aereo Senza equipaggio (UAV) Global Hawk (Falco Globale), effettuò il primo volo automatico non-stop lungo l’oceano Pacifico dall’Edward Air Base in California alla RAAF Base di Edimburgo. Il volo fu fatto in 22 ore. Il popolare Roomba, un aspirapolvere robotizzato, fu realizzato per la prima volta nel 2002 dalla compagnia iRobot. Il 3 Gennaio e il 24 Marzo Spirit e Opportunity atterrarono sulla superficie di Marte. Lanciati nel 2003, i due robot percorsero più volte la distanza che ci si aspettava all’origine e stanno ancora operando. Ovviamente la competizione ha un grande significato per stimolare l’interesse per la robotica. Tutte e 15 le squadre che gareggiavano nel 2004 la DARPA Grand Challange fallirono il completamento del percorso, con robot che incapaci di percorrere più del 5% delle 150 miglia del percorso fuoristrada, lasciando inconquistato il premio di un milione di dollari. Ma nella DARPA Grand Challange del 2005, cinque squadre completarono il percorso fuoristrada.

Stanley dell’università di Stanford si aggiudicò il primo premio di due milioni di dollari.

Nel 2006 l’università di Cornell presentò il suo robot Starfish, un robot a quattro zampe capace di camminare anche dopo essere stato danneggiato. Infine nel Settembre del 2007, google annunciò il suo Lunar X Prize. Il Lunar X Prize offre 30 milioni di dollari alla società che per prima farà atterrare una sonda sulla Luna che invierà immagini sulla Terra.

 

Commento finale

Come sottolineato in questo piccolo resoconto storico, la robotica è un sogno degli uomini, attraversando le età più antiche fino alle più avanzate soluzioni dei nostri giorni. Le grandi sfide devono ancora essere affrontate ma la robotica é un campo di ricerca molto eccitante, che aiuterebbe fortemente lo sviluppo di strumenti capaci di estendere la nostra conoscenza dello spazio, proteggerci dai pericoli, così da migliorare la vita sulla Terra. Si ringrazia particolarmente Gianfranco Sciuto (Liceo Scientifico E. Boggio Lera) per avere attivamente collaborato nella traduzione in italiano dell'articolo originale in inglese.

 

Bibliography

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• Deborah Levine Gera. Antiche Idee Greche su Discorsi, Linguaggi, e Civilizzazione (Disponibile su Google books)
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• Il Falco Globale Vola Senza Equipaggio sull’Oceano Pacifico- www.spacedaily.com/news/uav-01d.html
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• Kawasaki Robotica – Storia - www.kawasakirobotics.com/aboutUs
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• NASA - Canadarm2 and the Sistema Mobile di Servizio - www.nasa.gov/mission_pages/station/structure/elements/mss.html
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• CNN.com -I Robots falliscono il completamento della Grand Challenge - http://edition.cnn.com/2004/TECH/ptech/03/14/darpa.race
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• I Robots Umanoidi Honda - http://world.honda.com/news/2005/c051213.html
• Cornell CCSL: la Robotica si Modella da se - http://ccsl.mae.cornell.edu/research/selfmodels
• Google Sponsorizza la Lunar X PRIZE per Creare una Gara Spaziale per a Nuova Generazione - www.googlelunarxprize.org

Iconography

• http://en.wikipedia.org/wiki/hal9000
• http://en.wikipedia.org/wiki/R2-D2/
• http://en.wikipedia.org/wiki/ASIMO
• http://en.wikipedia.org/wiki/Mars_Pathfinder