Robot mobili autonomi, l’importanza della Computer Vision

La nuova tecnologia Intel RealSense – distribuita da Rutronik – consente di emulare molti comportamenti dell’uomo. Sono molti, oggi, i campi nei quali essa è utilizzata in modo efficace: settori sanitari, manifatturieri e centri di stoccaggio e consegna sono solo alcuni di essi. L’alta risoluzione della visione dell’ambiente circostante, assieme all’intelligenza artificiale, offre le prerogative per una gestione ottimale delle risorse sempre più automatizzata ed efficiente.

La visione artificiale per la robotica

Molti robot attuali richiedono la presenza di tanti sensori multipli, che determinano alti costi, complessità del sistema e un’efficienza di orientamento non proprio ottimale. Per migliorare il comportamento dei robot, l’industria della robotica sta adottando la tecnologia di visione artificiale, che consente ai robot di percepire la profondità, navigare nei paesaggi e riconoscere oggetti, persone e scene.

Con la tecnologia di visione artificiale Intel RealSense , il rilevamento degli oggetti e degli ostacoli è all’avanguardia e la navigazione è molto migliorata. Tale risultato si deve alla elevata risoluzione dell’immagine, che consente di riconoscere le variazioni nella forma dell’oggetto e di prendere decisioni sul campo, in tempo reale, navigando in un ambiente complesso e in continua evoluzione. L’elevata precisione del frame rate e della profondità fornisce i dati necessari per evitare le collisioni. Per esempio, i robot “Pick and Place” sono in grado di estrarre gli oggetti senza che essi colpiscano i bordi del contenitore. Oppure i robot di inventari automatizzati navigano nei corridoi del negozio ed evitano di andare a impattare in corridoi, carrelli o clienti. La visione artificiale Intel RealSense (Figura 1) consente di ottenere alcuni vantaggi determinanti, non raggiungibili dai sistemi costituiti da infrarossi, sonar o laser:

  • sviluppo del sistema molto rapido;
  • prezzi competitivi;
  • fattori di forma ridotti;
  • mappatura della posizione intelligente;
  • possibilità del rilevamento di oggetti e ostacoli in profondità ottica;
  • capacità di navigazione nettamente migliorate.
Figura 1: la telecamera di profondità D455

Caso applicativo: RightHand Robotics

Esaminiamo, adesso, alcuni casi pratici dell’utilizzo della visione artificiale Intel RealSense, implementati nelle applicazioni industriali e nelle attività lavorative di ogni giorno. E’ il caso dei RightHand Robotics (Figura 2), che adottano questa tipologia di tecnica per rivoluzionare l’evasione automatizzata degli ordini di magazzino. Quella del prelievo e della dislocazione degli articoli di magazzino è una problematica estremamente critica, specialmente per le strutture di e-commerce, nei quali i pezzi da gestire sono milioni.

Oggi, una struttura completa e professionale dovrebbe adottare una soluzione molto efficiente e completa per il prelievo dei pezzi, in modo da automatizzare completamente l’evasione degli ordini. Purtroppo, i tradizionali robot sono programmati per una sola attività e non risultano all’altezza dei nuovi compiti assegnati.

I miglioramenti sono resi possibili grazie all’adozione della quinta generazione della pinza industriale, in grado di sollevare masse notevoli, con l’accoppiamento delle nuove telecamere di profondità ed un braccio migliorato. I risultati sono piuttosto impressionanti e il sistema risulta fluido e veloce nel prelevamento della merce e nell’acquisizione dei codici a barre. I magazzini che gestiscono l’e-commerce aumentano sempre più ed essi devono continuamente adeguarsi alla enorme domanda da parte dei clienti.

La logistica e la mano d’opera, in questo campo, è davvero gravosa. Basti pensare che i movimenti di magazzino di una media azienda di commercio elettronico supera tranquillamente il milione di unità coinvolte. Per la robotica tradizionale questo è un problema irrisolvibile, in quanto essa non riesce a gestire tutta questa mole di prodotti e, per di più, non è capace di far fronte a tutte quelle decisioni da prendere in tempo reale per la diversificazione continua degli ambienti operativi. In un ambiente di e-commerce, gli articoli potrebbero venire facilmente confusi e gestiti in maniera erronea. Per questa tipologia di attività occorrono, dunque, nuovi tipi di robot, guidati dalle telecamere di profondità Intel RealSense.

La soluzione RightPick2

RightPick2, per esempio, è una soluzione di prelievo pezzi automatizzata che rivoluziona l’evasione degli ordini di e-commerce ed è attuabile in diversi settori come generi alimentari, farmacia, elettronica, vendita al dettaglio, eccetera. Il sistema consente di azionare fino a dieci robot da parte di un solo lavoratore che può supervisionare, in tal modo, il magazzino e prelevare migliaia di prodotti in modo semplice, senza doverli cercare manualmente per i corridoi della struttura. Il sistema consente, dunque, alle aziende di risparmiare sui costi e aumentare la produttività dei lavoratori.

RightPick2 è guidato dalle telecamere di profondità Intel RealSense D415. Essa è dotata di un sensore RGB integrato ed è perfetta per l’acquisizione volumetrica, in quanto è caratterizzata da un campo visivo strettamente focalizzato, che offre una profondità di qualità superiore. Si ottiene, pertanto, una risoluzione della profondità maggiore per oggetti più piccoli nelle situazioni in cui sono richieste misurazioni precise. Le telecamere di profondità Intel RealSense migliorano costantemente e imparano le forme degli oggetti, popolando costantemente il database di informazioni. I dati delle telecamere vengono, infatti, raccolti attraverso milioni di prelievi migliorando, di fatto, l’esperienza dei robot nel riconoscimento delle forme più disparate e per gestire al meglio gli imballaggi, gli smistamenti e gli spostamenti delle merci. Lo scopo dell’azienda è, infatti, quello di abilitare i robot a manipolare ogni giorno gli oggetti.

Figura 2: RightHand Robotics discrimina, afferra e rilascia gli oggetti proprio come un essere umano

L’ispezione intelligente

La visione artificiale nella robotica la rende realmente potente e i robot possono misurare, vedere, analizzare e rispondere ai vari eventi nell’ambiente circostante. I robot possono essere classificati come robot mobili autonomi in quanto essi sono realmente autonomi e possono muoversi negli spazi in modo indipendente. Una volta assegnati i compiti, i robot possono agire senza bisogno della guida umana, trovando i propri percorsi ed evitando gli ostacoli, per una attività in totale sicurezza. La comprensione dell’ambiente in tempo reale avviene grazie all’uso delle videocamere di profondità Intel RealSense, che possono funzionare in qualsiasi ambiente. Riuscire a scansionare una persona, un oggetto o un luogo è stata sempre la maggiore problematica nella tecnologia 3D.

Con Intel RealSense, oggi è facile creare modelli accurati di oggetti e scene, senza la necessità di hardware complessi. Aziende, fabbriche, centrali elettriche e altre attività industriali eseguono regolarmente ispezioni per controllare lo stato di salute delle proprie apparecchiature, anche più volte al giorno e spesso in ambienti critici e pericolosi. L’utilizzo dei robot mobili autonomi per questo tipo di controlli consente alle aziende di spostare il personale qualificato in ruoli più produttivi. Per esempio, ANYmal D (Figura 3) è un robusto robot a quattro gambe progettato per funzionare in modo indipendente nelle fabbriche, centrali elettriche, impianti chimici, ferrovie, cantieri, miniere e altre strutture. Un sistema di ispezione robotica efficiente deve disporre delle capacità e dell’intelligenza per rilevare irregolarità delle apparecchiature e per attraversare ambienti programmati che possono presentare, eventualmente, condizioni inaspettate e impreviste. Ogni fotocamera Intel RealSense dispone di due sensori per calcolare la profondità, evitare gli ostacoli, riconoscere gli oggetti, le persone e le scene.

Figura 3: ANYmal D è un robusto e potente robot a quattro gambe che funziona in modo completamente autonomo

Affidarsi a Rutronik per la massima qualità ed efficienza

Rutronik distribuisce un vasto ventaglio di prodotti, tra cui semiconduttori, componenti passivi, elettromeccanici, schede per sistemi embedded, storage, display, wireless e molto altro. Con tante sedi sparse in tutto il mondo, Rutronik offre un supporto commerciale, tecnico e logistico veramente completo. I progettisti e i responsabili R&D che scelgono Intel attraverso Rutronik possono ottenere diversi vantaggi per il raggiungimento dei massimi risultati in modo professionale e innovativo. Rispetto ad altri distributori, Rutronik rappresenta un valore aggiunto, secondo aspetti diversificati:

  • il ventaglio di componenti elettronici trattati è molto ampio e mette un’azienda in condizioni di poter sviluppare interamente un progetto elettronico;
  • Rutronik dispone di alte competenze e le strutture tecniche sono composte da persone specializzate in tale settore, in piena cooperazione con i clienti;
  • Rutronik è presente sul territorio italiano con diversi uffici e assicura una presenza assidua ai propri clienti.

Rutronik dispone di know-how tecnico, assicurando una vasta gamma di prodotti che copre il 100% delle applicazioni. La partnership tra Rutronik e Intel permette di offrire ai clienti un portafoglio di prodotti molto ampio, assicurando un legame molto solido e che consente di migliorare ulteriormente i supporti tecnici esistenti. Inoltre la possibilità di customizzare i dispositivi, secondo precise esigenze del cliente, rende ancor più specialistica tale realtà.

Conclusioni

Il divario tra la percezione umana e quella della macchina ha sempre limitato il campo della robotica. La visione artificiale è stata sempre limitata a immagini piatte che non consentivano la comprensione e l’interazione con l’ambiente circostante. La tecnologia Intel RealSense fornisce gli ingredienti chiave per colmare questa lacuna e i robot dotati di questa tecnologia hanno la capacità di comprendere e di rispondere al loro ambiente, rilevando la profondità, navigando nei paesaggi e riconoscendo persone e scene. Con la tecnologia all’avanguardia Intel RealSense le possibilità sono infinite. L’aggiunta della visione artificiale al proprio progetto lievita il suo valore e lo pone ad alti livelli. Si consiglia vivamente di visionare i numerosi video dei robot in funzione, messi a disposizione dall’azienda produttrice.

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.