Sommario
I ricercatori della Singapore University of Technology and Design (SUTD) hanno dimostrato con successo l’uso della tecnologia del digital twin all’interno del software di simulazione robotica per valutare l’idoneità dei robot per l’implementazione in ambienti costruiti simulati.
Interazione Umani-Robot negli ambienti costruiti
L’interazione tra umani e robot negli ambienti costruiti, come città, edifici, passaggi pedonali e parchi, è in aumento. Grazie alla loro adattabilità, economicità e scalabilità, i robot vengono gradualmente integrati in vari aspetti della vita quotidiana, dalla produzione alla sanità, fino all’ospitalità.
“Assicurare che i robot possano navigare e operare efficacemente negli ambienti costruiti è cruciale per la loro adozione e accettazione diffusa,” ha dichiarato l’Associate Professor Mohan Rajesh Elara della SUTD.
Sfide dell’autonomia Robotica
Sebbene l’obiettivo di avere robot di servizio completamente autonomi operanti negli ambienti umani sia ancora lontano, le limitazioni spaziali negli ambienti costruiti limitano la capacità operativa dei robot. La progettazione di ambienti inclusivi per i robot richiede un esame dettagliato delle interazioni robotiche negli spazi costruiti. I metodi attuali, che coinvolgono test reali e esperimenti fisici, sono costosi, dispendiosi in termini di tempo e lavoro intensivo.
L’approccio innovativo del Digital Twin
Per superare queste limitazioni, il Professor Mohan e il suo team hanno esplorato un approccio innovativo nel loro articolo “Enhancing robot inclusivity in the built environment: A digital twin-assisted assessment of design guideline compliance“. Essi dimostrano una metodologia innovativa utilizzando digital twin per stabilire l’utilità delle linee guida di progettazione degli ambienti costruiti per i robot. Vengono anche modellati alcuni archetipi di robot e ambienti come digital twin per esaminare il comportamento dei robot in tali ambienti.
Vantaggi dei Digital Twin
Un digital twin è una replica virtuale di un oggetto fisico in una versione virtuale del suo ambiente. “L’approccio del digital twin offre diversi vantaggi chiave, tra cui la capacità di simulare scenari del mondo reale, abilitare test virtuali delle interazioni robotiche e fornire approfondimenti sulla conformità alle linee guida di progettazione prima dell’implementazione fisica,” ha affermato il Professor Mohan. Inoltre, l’uso dei digital twin consente il monitoraggio in tempo reale, l’identificazione dei pericoli e l’addestramento degli algoritmi dei robot prima del loro dispiegamento.
Metodo di valutazione del Digital Twin
Nel loro studio, il Professor Mohan utilizza i digital twin per analizzare la compatibilità dei robot con l’ambiente costruito e prepararsi al loro dispiegamento. La metodologia è divisa in tre fasi: documentazione, digitalizzazione e analisi del design.
- Documentazione: La documentazione in loco dell’ambiente è necessaria per la simulazione, che può essere fatta tramite raccolta diretta di dati, scansione laser o tecniche di fotogrammetria. La raccolta diretta di dati utilizza il Building Information Modelling (BIM) durante il processo di progettazione dell’edificio, mentre per edifici già costruiti vengono utilizzate la scansione laser o la fotogrammetria per generare dati di nuvole di punti.
- Digitalizzazione: Questa fase si concentra sul rendere il modello digitale dell’ambiente costruito adatto per il software di simulazione robotica. I dati delle nuvole di punti vengono ricostruiti in uno spazio digitale e utilizzati per generare modelli tridimensionali (3D) dell’ambiente costruito.
- Analisi del Design: Il modello digitale viene progettato e analizzato. Utilizzando il modello digitalizzato dell’ambiente nel software di simulazione robotica, vengono testati i comportamenti e le interazioni di vari robot all’interno dell’ambiente. Scenari virtuali vengono creati in base alle linee guida di progettazione esistenti degli ambienti costruiti, e i robot vengono valutati sulla loro navigazione, pianificazione del percorso e interazione con l’ambiente circostante.
Studi di caso e risultati
In uno studio di caso, il Professor Mohan ha utilizzato i digital twin per testare quattro diversi robot pulitori in sei diversi ambienti conformi alle Accessibility Design Guidelines. Di questi quattro robot, uno ha completato la maggior parte degli obiettivi e ha performato meglio negli ambienti simulati. È importante notare che l’inclusività dei robot non sempre si traduce in efficienza delle prestazioni robotiche; tuttavia, un ambiente inclusivo promuove una migliore accessibilità per i robot, consentendo loro di completare correttamente i loro compiti.
Con l’uso crescente dei robot in applicazioni urbane come la pulizia, la logistica e la manutenzione degli edifici, i risultati di questo studio aiuteranno a migliorare le linee guida di progettazione degli ambienti costruiti per accogliere i robot. Migliori linee guida di progettazione permetteranno un’integrazione senza soluzione di continuità dei robot negli spazi umani e una maggiore efficienza in varie applicazioni.
Futuri sviluppi
“Questi risultati potrebbero modellare la progettazione degli spazi futuri enfatizzando la flessibilità, l’adattabilità e l’accessibilità per accogliere le interazioni robotiche,” ha aggiunto il Professor Mohan. In futuro, il team di ricerca mira a estendere i metodi attuali e generare autonomamente le modifiche infrastrutturali necessarie per migliorare l’accessibilità dei robot mobili attraverso l’uso del design, dell’AI e della tecnologia. Il Professor Mohan spera anche di sviluppare un set di linee guida di progettazione e raccomandazioni per costruire infrastrutture amiche dei robot.
