Computer Vision al servizio della robotica

Oggi i robot stanno cambiando il mercato. I campi di applicazioni come le consegne autonome, la produzione e i settori sanitari, tanto per fare qualche esempio, si sono enormemente evoluti. Nonostante la presenza di grandi sfide che, inizialmente costituiscono inevitabilmente ostacoli agli sviluppi, le aziende stanno riuscendo, passo dopo passo, a raggiungere i migliori risultati. E’ il caso di Intel, con la tecnologia RealSense, che permette il raggiungimento di risultati davvero straordinari.

La tecnologia Intel RealSense

Il sistema di visione Intel RealSense è, oggi, assolutamente essenziale per la gestione automatizzata dello spostamento degli oggetti, ad esempio degli articoli di magazzino nel settore dell’e-commerce automatizzato. Il rilevamento della profondità di campo è una caratteristica importante per il settore dell’automazione e contribuisce a rendere i robot sempre più simili all’uomo (vedi in figura 1).

In tantissimi ambiti tecnologici, una delle esigenze più importanti è quella dello spostamento degli oggetti da un posto all’altro. Spostamento che deve essere effettuato con il massimo dell’efficienza ed in modo pratico ed intelligente, al fine di concretizzare il risparmio di energia, di tempo e di risorse.

Ospedali, settori sanitari e di produzione, industrie e settori alberghieri devono affrontare, ogni giorno, queste grandi sfide. Le soluzioni attuali hanno implementato l’uso di un alto numero di sensori nei dispositivi robotici che, pur funzionando con efficacia, hanno coinvolto costi elevati di materiali e spese di esercizio.

Con la tecnologia di visione artificiale Intel RealSense, i robot posseggono la capacità di rilevamento degli oggetti all’avanguardia. Anche la rimozione dei rifiuti viene gestita in modo più sicuro ed efficiente. La robotica mobile di Aethon (Aethon – Autonomous Mobile Robots – Healthcare and Hospitality) è in una fase di importante ridefinizione, grazie all’introduzione di Fotocamere Intel RealSense e alla relativa tecnologia Intel RealSense integrata nei prodotti.

Figura 1: un robot completamente autonomo dotato di sensori di diverse tipologie

Le sfide da superare

Per i magazzini al dettaglio, specialmente quelli online che contano milioni di prodotti, la robotica tradizionale non è una soluzione automatizzata ideale, perché il sistema funziona alla cieca. I robot tradizionali sono programmati per svolgere un’attività ripetitiva e meccanica, senza possibilità di variazioni o di un minimo di autonomia.

In più essi risultano oltremodo complessi da configurare. In un enorme magazzino di e-commerce, gli articoli possono essere confusi dai robot, in quanto gli approvvigionamenti sono all’ordine del giorno. La consegna degli oggetti e lo spostamento delle cose da un posto all’altro sono problematiche da affrontare giornalmente e nel migliore dei modi (vedi in figura 2).

Il personale è già molto occupato per eseguire altre mansioni più importanti e non può essere ulteriormente caricato di lavoro. Uno dei settori più critici è costituito dagli ospedali, dove giornalmente devono essere consegnati medicinali, biancheria, attrezzature, pasti, forniture per le pulizie e molto altro. In questi contesti, gli infermieri segnalano una maggiore soddisfazione sul lavoro e più tempo per la cura del paziente quando vengono utilizzati i robot di nuova concezione.

Se poi si aggiunge la criticità delle infezioni, specialmente nei periodi attuali, e delle esigenze di operatività 24 ore su 24, si capisce subito che la tematica deve essere affrontata in modo da considerare prevalentemente i risvolti tecnologici raggiunti. La visione artificiale, in questo senso, costituisce una soluzione vincente.

Le soluzioni RightHand Robotics (RightHand Robotics™ | Home) sono semplici da integrare e adattabili a qualsiasi sistema. Esistono applicazioni in cui è necessaria la presenza di più sensori e le fotocamere Intel RealSense costituiscono un’ottima soluzione.

La tecnologia delle telecamere di profondità consente al robot di riconoscere le caratteristiche del carrello e degli oggetti, di misurare le distanze tra i vari elementi in modo che si possano prendere decisioni su cosa fare e cosa evitare di fare. La capacità di riconoscere le caratteristiche degli ambienti di contesto e navigare di conseguenza è una caratteristica essenziale che consente di risparmiare molto tempo di lavoro.

Figura 2: le maggiori sfide da superare sono costituite dai sistemi affidabili di trasporto e di consegna

Risultati raggiunti e dispositivi

La chiave per passare alla selezione automatizzata dei pezzi è la visione artificiale. Integrando le telecamere Intel RealSense nei robot TUG, si stanno affrontando le sfide del settore e ridefinendo il campo della robotica mobile.

La tecnologia Intel RealSense consente di disporre di robot leggeri, a bassa potenza, convenienti e facili da usare che riconoscono ed evitano gli ostacoli. Il miglioramento della navigazione è reso possibile con il perfezionamento della copertura dei sensori, e grazie alla tecnologia Intel RealSense si possono ottenere risultati prima impensabili con i laser, i sonar o gli infrarossi.

Al fine di ridurre i tempi di consegna, i robot riescono a evadere gli ordini in poco tempo, ad alta velocità e con una percentuale di errore praticamente nulla. Ciò consente ai magazzini di operare in modo rapido ed efficiente (specialmente negli orari di punta) e di soddisfare le richieste della catena di approvvigionamento con costi generali inferiori.

I robot ritirano e scaricano i carrelli in maniera del tutto automatica e li consegnano ovunque sia necessario. I gestori di hotel possono utilizzare i robot autonomi per prelevare i carrelli carichi di materiali e trasportarli in qualsiasi altro sito, mentre il personale è impegnato a svolgere mansioni più importanti.

Inoltre migliorano i servizi in camera e quelli relativi al cibo e alle forniture per banchetti occupandosi, anche, di gettare la spazzatura negli appositi contenitori. Gli ospedali risparmiano tempo e risorse pianificando consegne automatizzate di farmaci e altri oggetti. Le aziende produttive semplificano le proprie operazioni operando nelle consegne 24 ore su 24. Le attività in cui si possono utilizzare questa tipologia di robot sono innumerevoli.

Telecamere e profondità di visione

I nuovi robot di Aethon utilizzano la tecnologia Intel RealSense per effettuare consegne autonome in molti settori. Le informazioni restituite dalle telecamere consentono ad essi di discriminare e di riconoscere gli oggetti, di distinguere il rispettivo contenitore e, soprattutto, di evitare collisioni durante le operazioni di prelevamento e di spostamento.

Le ridotte dimensioni delle videocamere contribuiscono a occupare meno spazio fisico nelle soluzioni implementate. Esse supportano l’imaging ad alta risoluzione e sono programmate per avere la capacità di navigare in un ambiente complesso e in continua evoluzione. Un alto campo visivo si traduce in una alta risoluzione e una profondità maggiore, caratteristica fondamentale per gli oggetti più piccoli o per le situazioni nelle quali sono richieste misurazioni molto precise (vedi in figura 3).

Le telecamere Intel RealSense consentono ai robot di vedere gli ostacoli calcolando la profondità e la posizione con una precisione millimetrica. L’elevata risoluzione dell’immagine consente, inoltre, di riconoscere le variazioni della forma dell’oggetto e di prendere decisioni su come evitare gli ostacoli mentre sono in movimento, e di rispondere correttamente anche se si verificano variazioni impercettibili.

Le videocamere Intel RealSense possono essere facilmente integrate nelle applicazioni grazie ai software di facile utilizzo che consentono, tra l’altro, una riduzione del time-to-market per i nuovi progetti di robot. In piena sostanza, le nuove telecamere consentono di migliorare:

  • la tecnologia di rilevamento della profondità;
  • la capacità di navigazione dei robot;
  • la mappatura della posizione;
  • le dimensioni dei prototipi finali;
  • i tempi di sviluppo e di produzione;
  • i prezzi finali.
Figura 3: con la visione stereo i robot hanno una visione reale dello spazio che li circonda

Con Rutronik è tutto più semplice e professionale

La distribuzione dei dispositivi è garantita da Rutronik, che rappresenta oggi uno dei più grossi distributori broadline a livello mondiale. Il range di prodotti distribuito da Rutronik include semiconduttori, componenti passivi, elettromeccanici, schede per sistemi embedded, storage, display e wireless.

Con sedi in tutto il mondo, Rutronik offre un supporto commerciale, tecnico e logistico a 360 gradi. L’offerta Rutronik si rivolge principalmente ai mercati automotive, telecomunicazioni, consumer, elettronica industriale, Lighting Solution SSL (Solid State Light), medicale ed energie alternative.

Può essere visitata al link www.rutronik.com. Il progettista che sceglie Intel attraverso Rutronik ottiene senza dubbio diversi vantaggi che gli consentono di raggiungere i massimi risultati in modo professionale e innovativo.

Rispetto ad altri distributori, Rutronik rappresenta senza dubbio un valore aggiunto, che si manifesta in aspetti diversificati di competenza e di produttività, tutte caratteristiche di estrema rilevanza e ambite costantemente dal cliente. Alcune di esse costituiscono sicuramente un plus e possono essere così riassunte:

  • Rutronik è presente sul territorio italiano con diversi uffici e assicura una vicinanza e una presenza assidua ai propri clienti (e a quelli potenziali), al contrario di altri distributori che, invece, centralizzano la propria attività;
  • Il portafoglio dei componenti elettronici messi a disposizione da Rutronik è molto ampio. Ciò consente alle aziende di poter sviluppare interamente la propria soluzione, sia essa una semplice scheda elettronica od un apparato più complesso;
  • Rutronik è caratterizzata da altissime competenze e preparazione tecnica, migliorando in tal modo le energie per affrontare il business dell’elettronica. Le strutture tecniche sono composte da persone totalmente dedicate a questo mercato e specializzate in tale settore, in piena cooperazione a supporto dei clienti. Tutte le persone di Rutronik operano con la massima disponibilità alla collaborazione e a una totale apertura.

Conclusioni

I robot Aethon con telecamere Intel RealSense sono utilizzati in svariati settori critici, come ospedali, stabilimenti di produzione, hotel e centri per le conferenze. Nei luoghi dove il lavoro di spostamento e di consegna è frenetico, i robot agiscono come moltiplicatori di forza, navigando in corridoi affollati per effettuare consegne nel più breve tempo possibile.

Quando gli ingegneri hanno iniziato a sviluppare soluzioni di robotica per affrontare queste sfide, la tecnologia del rilevamento dell’epoca presentava diversi ostacoli e non consentiva sviluppi determinanti. Oggi è relativamente più semplice creare un robot che riesce a navigare in modo intelligente, grazie al vasto assortimento di sensori disponibili che sanno interpretare le informazioni rilevate.

Giovanni Di Maria
Appassionato fin da piccolo di elettronica, matematica e fai da te, Giovanni è programmatore, insegnante di informatica e matematica. Ama i numeri ed è sempre alla ricerca di grandi numeri primi. Giovanni è autore di un libro sulla programmazione del microcontrollore PIC 16F84 con mikroBasic. Giovanni è il titolare dell’azienda di elettronica e informatica ElektroSoft, si occupa di formazione, insegnamento e redazione di articoli tecnici a tempo pieno.