Comunicato stampa

Più leggero di 31 chili, WALK-MAN ha affrontato uno scenario che ricrea un impianto industriale danneggiato da un terremoto in cui sono presenti detriti, fughe di gas e fuoco

Genova, 22 febbraio 2018 – Spegnere gli incendi e supportare le squadre di emergenza come un “avatar” robotico sono i compiti per cui è stata testata una nuova versione del robot umanoide WALK-MAN all’IIT-Istituto Italiano di Tecnologia di Genova. Il robot è in grado di localizzare le fiamme di un incendio, camminare verso di esse, e attivare un estintore per spegnerle, mentre un operatore lo guida da lontano. L’ultima versione di WALK-MAN ha un nuovo design, più leggero di 31 chili grazie all’utilizzo di leghe di magnesio, e nuove mani più abili nelle manipolazioni. Il nuovo design è stato pensato per ridurre i costi di costruzione e migliorare le prestazioni in termini energetici.

Il robot WALK-MAN è l’umanoide per le emergenze progettato e realizzato dall’IIT, in collaborazione con altri partner internazionali, nell’ambito di un progetto finanziato dalla Commissione Europea dal 2013 e in fase di conclusione. Nel giugno 2015, WALK-MAN era stato l’unico progetto italiano e finanziato dall’UE a partecipare a Los Angeles alla gara internazionale di robotica DARPA Robotics Challenge (DRC), promossa per definire gli standard tecnologici dei robot capaci di fornire assistenza in caso di disastri naturali o provocati dall’uomo. Durante la sfida il robot aveva affrontato uno scenario ispirato all’incidente nucleare di Fukushima. Nel 2016 WALK-MAN è stato testato in uno scenario reale, in seguito al terremoto ad Amatrice, all’interno di edifici danneggiati per eseguire un’ispezione della struttura e fornire informazioni sulla stabilità dell’edificio.

Nella sua ultima prova il robot WALK-MAN ha affrontato uno scenario definito dai ricercatori insieme alla Protezione Civile di Firenze: un impianto industriale danneggiato da un terremoto in cui sono presenti detriti, fughe di gas e fuoco, quindi una situazione

pericolosa per l’uomo. Lo scenario è stato ricreato in laboratorio attraverso la costruzione di un ambiente fittizio, dove WALK-MAN è stato in grado di muoversi ed eseguire quattro compiti specifici: aprire e attraversare una porta per entrare nella zona; localizzare una valvola di tipo industriale e chiuderla, così da simulare l’interruzione della perdita di gas; rimuovere gli ostacoli sul suo percorso; e infine identificare la posizione delle fiamme e attivare l’estintore.

Durante l’operazione WALK-MAN è stato controllato a distanza da un operatore umano tramite un’interfaccia virtuale e una tuta sensorizzata, vestita dall’operatore, che consente di azionare il robot in modo naturale, controllandone la manipolazione e la locomozione, come un avatar. L’operatore riceve in modo continuo immagini e informazioni dai sistemi di percezione del robot.

La nuova versione di WALK-MAN presenta la parte superiore del corpo (busto e braccia) più leggera, la cui realizzazione ha richiesto 6 mesi, coinvolgendo una squadra di circa 10 ricercatori coordinata da Nikolaos Tsagarakis, ricercatore presso IIT e coordinatore del progetto.

Il nuovo robot WALK-MAN è un robot umanoide alto 1,85 metri, realizzato in metallo leggero, come ergal (60%), leghe di magnesio (25%) e titanio, ferro e plastica. I ricercatori hanno ridotto il suo peso di 31 chili – dai 133 chili originari, a 102 chili – per rendere il robot più dinamico. Le gambe possono muoversi più velocemente avendo una massa superiore del corpo più leggera da trasportare. Inoltre, il robot riesce a reagire più velocemente a spinte esterne, realizzando dei passi laterali per mantenere l’equilibrio; una caratteristica che gli permette di adattare il proprio passo a terreni accidentati o a situazioni in cui l’interazione con l’ambiente è variabile. L’alleggerimento del busto ha permesso di ridurre anche il suo consumo di energia, utilizzando così  una batteria da 1 kWh per operare circa due ore.

I nuovi busto e braccia sono realizzati in leghe di magnesio e altri compositi, e presentano una nuova versione di attuatori che hanno ottimizzato le prestazioni: la capacità di carico è più elevata (10 kg/braccio) rispetto alla prima versione (7 kg/braccio), e può trasportare e sostenere oggetti pesanti per un periodo di 10 minuti. La nuova parte di corpo ha anche dimensioni più compatte: la larghezza delle spalle è di 62 cm e la profondità del busto è di 31 cm, conferendo al robot un profilo più adeguato per passare attraverso le porte e i passaggi stretti.

Le mani sono una nuova versione delle mani robotiche Soft-Hand sviluppate dal Centro Ricerche E. Piaggio dell’Università di Pisa (gruppo del Prof. A. Bicchi) in collaborazione con IIT. Le dita sono state costruite con un nuovo materiale composito leggero, e hanno un migliore rapporto dita-palmo (più simile a quello umano) che aumenta la varietà di forme degli oggetti che il robot può afferrare.

L’intero corpo di WALK-MAN è controllato da 32 motori e schede di controllo, 4 sensori di forza e coppia (2 ai piedi e 2 alle mani) e 2 accelerometri per il controllo del suo equilibrio. Le sue articolazioni mostrano un movimento elastico che consente al robot di essere “morbido” nelle sue azioni e di avere interazioni sicure con l’uomo e l’ambiente. La sua architettura software è basata su framework XBotCore, piattaforma YARP, ROS e Gazebo. Nella testa sono presenti telecamere, scanner laser 3D e microfoni, e nel futuro potranno essere aggiunti sensori per riconoscere la presenza di sostanze tossiche.
Il progetto WALK-MAN ha coinvolto un consorzio di istituti di ricerca composto da: l’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) e il Centro Ricerche E. Piaggio dell’Università di Pisa in Italia, l’École Polytechnique Fédérale di Losanna (EPFL) in Svizzera, il Karlsruhe Institute of Technology (KIT) in Germania e l’Université catholique de Louvain (UCL) in Belgio.