La robotica esplora nuovi campi applicativi. E non a caso scegliamo il verbo esplorare. Dalla Colombia arriva la notizia della ricca caccia a un incredibile tesoro sommerso. Si parla di 11 milioni di monete d’oro, smeraldi e preziosi, per un tesoro da 20 miliardi custodito in un galeone affondato trecento anni fa. Per le operazioni di recupero, sarà fondamentale per l’appunto il contributo di un robot. Segno distintivo: la capacità di intervenire alla pressione di 60 atmosfere e fino a 1500 metri di profondità. Quanto basta per operare ai 600 metri di profondità dove è adagiato il relitto.
Questa storia avrebbe sicuramente appassionato Jules Verne; ma lo stesso si potrebbe dire per una novità annunciata da Enea. Ovvero l’idea di realizzare una barca-robot per effettuare ricerche avanzate sui fondali. Tutto ruota intorno al progetto Lahke (LAke Heritage Knowledge and Exploration), di cui l’Agenzia è capofila. Più precisamente, i protagonisti sono i ricercatori del Laboratorio Enea di Robotica e intelligenza. L’obiettivo consiste nel trasferire le tecnologie avanzate alla ricerca archeologica in acque interne e marine, mediante sensori montati su robot.
Il laboratorio di Robotica e Intelligenza Artificiale dell’Enea è coordinatore della rete dei laboratori del Dtc (Distretto tecnologico beni culturali) R4 “Internet-of-things, robotica, intelligenza artificiale applicata alla cura e valorizzazione dei beni culturali. Il laboratorio è nato nel 1960 per la costruzione di telemanipolatori per impianti nucleari ma è impegnato, da molti anni dopo il referendum sulle centrali nucleari, in progetti di robotica che hanno ricadute anche in altri settori tecnologici. Ad esempio, la robotica subacquea, sviluppata in progetti come Harness (Robotica a sciami per la protezione dei porti) trova applicazioni anche nel monitoraggio ambientale, nei beni culturali e nel settore turistico.
Barca-robot: i protagonisti del progetto
Arrivando al progetto, come è nata l’idea di realizzare una barca-robot per effettuare ricerche avanzate sui fondali? “L’idea è nata dalla conoscenza del nostro territorio, il lago di Bracciano, che ospita un importante villaggio del Neolitico nei suoi fondali, sotto uno strato di limo”, racconta Ramiro dell’Erba, ricercatore Enea. “Dopo aver collaborato con il Museo Luigi Pigorini, che si occupa del sito archeologico da molti anni, siamo venuti a conoscenza delle sfide legate agli scavi sottomarini, in particolare i costi elevati dovuti al supporto delle navi appoggio. Da qui è scaturita l'idea di sviluppare un carrier autonomo di piccole dimensioni, capace di trasportare una strumentazione non invasiva per approfondire la conoscenza del sito.”
Il partenariato del progetto è formato da diverse entità: Enea Laboratorio di Robotica e Intelligenza Artificiale (Capofila); Cnr Istituto di Acustica e Sensoristica “Orso Mario Corbino” (Idasc); UniRoma 2 Tor Vergata Dipartimento di Ingegneria Elettronica; Museo delle Civiltà; la ditta SuperElectric Srl e la ditta ES Srl Progetti e Sistemi.
“Il Museo Pigorini è il punto di riferimento culturale del progetto, offrendo consulenza e sostegno alla validità della ricerca. Enea si occupa dell'allestimento, dell'esercizio e di eventuali sviluppi specifici della strumentazione robotica, avvalendosi di sistemi commerciali e di sistemi sviluppati nei propri laboratori. UniRoma2 cura la costruzione di un modem acustico sottomarino ad alta capacità. Il Cnr si occupa degli aspetti teorici e implementativi della tomografia elettrica nel mezzo acquatico. SuperElectric ed ES Sistemi sono ditte del settore destinate non solo a beneficiare del trasferimento tecnologico, ma che lavorano attivamente al progetto attraverso un pianificatore di missione e un classificatore intelligente rispettivamente.”
Un progetto ecologico e non invasivo
Il progetto ha dato vita a un barchino-robot elettrico a guida autonoma. Lo caratterizzano diversi strumenti per eseguire indagini non invasive su fondali lacustri e marini, anche archeologiche. “Lo scopo era quello di costruire un mezzo galleggiante a locomozione autonoma, capace di trasportare strumentazione e sensori per misurazioni eseguibili dalla superficie dell’acqua in modo ecologico e non invasivo”, commenta dell’Erba. “Si è quindi partiti da uno scafo in vetroresina, lungo circa 2,5 metri. I motori usati sono dei thrusters, diffusi nella comunità scientifica per realizzazioni robotiche di tipo prototipale, capaci ciascuno di 5kgf di spinta.”
Il barchino è stato realizzato secondo due configurazioni: una a due, l’altra a quattro motori. “Il pilota automatico è basato su PixHawk 4, uno standard open-source. Un Single Board Computer collegato con il PixHawk è dedicato a compiti di ordine superiore (link video real-time, rilevamento ostacoli in corso di sviluppo etc. ). Il software di controllo e pianificazione della missione del mezzo si basa su Qgroundcontrol e gestisce tutta la missione tramite protocollo Mavlink. Essendo il codice open-source è possibile modificarlo per poter ottimizzare e personalizzare il sistema di controllo.”
La barca-robot presenta diversi punti di forza, oltre che tecnologici, anche economici. “Si è voluto sviluppare un drone di prezzo molto contenuto (<5K euro), ma dalle prestazioni confrontabile con oggetti commerciali ben più costosi. Il sistema è facilmente espandibile e personalizzabile. Un sistema di obstacle-avoidance mediante telecamere e reti neurali è in via di sviluppo. La sensoristica che si sta utilizzando, per ora non ancora trasportata direttamente dalla barca, è di carattere acustico (Sub Bottom Profiler), elettrico (Tomografia elettrica) ed elettromagnetica (Georadar).”
Le applicazioni della nuova barca-robot
La barca-robot è perfettamente allineata ai temi oggi decisivi dell’efficienza energetica e della sostenibilità ambientale. “L’Enea è già attiva sul lago di Bracciano in molti progetti di sostenibilità ambientale, ad esempio sulla ricerca delle microplastiche”, conferma dell’Erba. “Un carrier come il nostro, dotato di opportuna sensoristica (che in Enea si sviluppa) potrebbe essere utilmente impiegato per il monitoraggio ambientale non solo degli ecosistemi protetti, come il lago di Bracciano, ma anche per i bacini idroelettrici per prevenire interruzioni, non volute, della produzione energetica. Inoltre, il progetto promuove metodologie meno invasive rispetto allo scavo tradizionale, lasciando un'impronta minima sull'ambiente circostante.”
Si comprende perciò bene quanto possano essere numerose le tipologie di applicazioni o missioni della barca-robot. “La barca robot è un carrier. Potrà essere utilizzata per vari scopi, oltre quelli archeologici, variando la sensoristica (payload) e la pianificazione di missione. Ad esempio, per la sorveglianza dei porti, come base di coordinamento di droni sottomarini, etc.”
A livello di scenari applicativi, perciò sarà possibile fare di più ora rispetto al passato. “La barca-robot offre un'alternativa economica e precisa rispetto all'utilizzo costoso e poco pratico di subacquei e navi appoggio. Ha facilità di uso, è trasportabile, economico e preciso. Inoltre, favorisce lo sviluppo scientifico di metodologie meno invasive rispetto allo scavo tradizionale, consentendo una migliore pianificazione e riducendo al minimo l'impatto sull'ambiente circostante. In tal modo, quando e se lo scavo sarà necessario, ci si indirizzerà a colpo sicuro avendo già una buona idea di quello che si troverà sotto.”
Novità in vista anche per l’industria?
La realizzazione della barca-robot può aprire nuovi scenari applicativi anche in alcuni settori industriali. Anche in questo caso, gli esempi sono diversi. “Non a caso il progetto prevede il coinvolgimento di due ditte che già operano nel campo dei beni culturali con un elevato livello di tecnologia.”
“Inoltre, una rapida espansione del partenariato, attraverso R4, è possibile, anche a settori industriali diversi. L’impulso dato alla tecnologia di museo remoto (Fruizione dei beni culturali mediante tecnologie robotiche) potrebbe aprire un nuovo business, molto più ampio del museo virtuale. Tra gli scopi, quello di mettere in piedi un gruppo di lavoro che ottenga adeguati futuri finanziamenti da fonti istituzionali e si possa porre come hub di riferimento.”
