I ricercatori norvegesi hanno sviluppato un robot addestrato con l’IA che può maneggiare oggetti morbidi e flessibili e fargli assumere forme mai viste prima

I robot sono ancora ben lontani dal saper manipolare oggetti malleabili come farebbe un umano. Quello che per noi è un gesto istintivo, per un robot è infatti un compito decisamente impegnativo, poiché richiede l’esecuzione di un gran numero di operazioni diverse.

Perciò i robot non vengono ancora utilizzati per la manipolazione di oggetti morbidi e malleabili come i cibi: per poterlo fare, ci sarebbe bisogno di macchine che sappiano combinare addestramento e percezione, in modo da poter agire su oggetti mai visti prima senza aver bisogno di ulteriore training.

Bifrost, in questo senso, è un robot da record: non soltanto è in grado di manipolare oggetti morbidi e malleabili, ma riesce a farlo “da solo”, grazie a un addestramento specifico che avviene esclusivamente in simulazione. La nuova tecnologia, sviluppata dai ricercatori del Stiftelsen for industriell og teknisk forskning (SINTEF), mette per la prima volta i robot nelle condizioni di eseguire dei compiti che oggi possono essere svolti solo dagli umani.

“I robot hanno ancora molta strada da fare”

L’ispirazione che ha portato allo sviluppo della tecnologia è nata in cucina, racconta Ekrem Misimi, mentre era impegnato nella preparazione di un “umile filetto di merluzzo” per la cena. Per tutti noi, spiega il ricercatore del SINTEF, il processo di manipolare un oggetto malleabile come un filetto di merluzzo è semplice e intuitivo. Ma se ci pensiamo bene, “ci accorgiamo che stiamo eseguendo una lunga serie di operazioni diverse sul filetto”.

Per un robot, infatti, questo compito è tutt’altro che scontato. Innanzitutto, spiega Misimi, perché fino a poco tempo fa i robot erano stati addestrati solo per afferrare oggetti rigidi, ed è molto difficile far svolgere a un robot compiti nuovi per i quali non è stato addestrato. Inoltre, il processo di manipolazione di un oggetto può essere molto complesso e richiede che il robot si concentri sul compito per periodi piuttosto lunghi. Come sottolinea lo scienziato,

“Nonostante l’impressione che molti di noi hanno avuto dai media, i robot hanno ancora molta strada da fare prima di poter manipolare con abilità gli oggetti malleabili”.

La nuova tecnologia sviluppata dai ricercatori norvegesi offre un enorme potenziale di innovazione, e può trovare applicazione in un’ampia gamma di settori, a cominciare proprio dall’industria alimentare.

Il robot che sa manipolare gli oggetti malleabili grazie all’IA

Per addestrare il robot, i ricercatori hanno sviluppato un nuovo approccio basato sull’Intelligenza Artificiale: l’addestramento avviene tramite simulazione, facendo eseguire al robot compiti simili a quelli che dovrà poi svolgere nel mondo reale. Bifrost, per esempio, è in grado di manipolare un sacchetto di stoffa riempito di riso, piegandolo a forma di C. Come spiega Misimi nel corso della dimostrazione,

“Siamo riusciti a far manipolare al robot un oggetto tridimensionale malleabile su comando: di per sé, potrebbe non sembrare impressionante, ma il robot non è mai stato addestrato in precedenza con questa forma particolare”.

Secondo lo scienziato, l’aspetto più interessante è che il robot viene addestrato esclusivamente con la simulazione: le conoscenze acquisite durante il training vengono poi trasferite nel mondo reale senza alcun addestramento aggiuntivo. È una novità assoluta.

“In un certo senso, li stiamo mettendo in condizione di eseguire compiti che richiedono la destrezza umana, compiti che oggi possono essere eseguiti solo dall’uomo, sia in termini di apprendimento che di percezione”.

Per portare a termine compiti di manipolazione, infatti, il robot deve poter contare su una combinazione di apprendimento e percezione, deve cioè essere consapevole di ciò che avviene nell’ambiente circostante in modo da poter pianificare un compito e portarlo a termine. Ciò significa che potrebbe anche dover lavorare per un certo periodo di tempo per portare a termine il compito, se la manipolazione prevede l’esecuzione di un gran numero di operazioni diverse.

Bifrost impiega tra i 20 e i 60 secondi per manipolare un oggetto in una nuova forma, a seconda della complessità del processo: “È una sfida far concentrare un robot su un compito per un periodo prolungato, ma noi ci siamo riusciti”, afferma Misimi.

Nuove opportunità per la robotica industriale

Il team di ricerca ha recentemente pubblicato un articolo sul metodo in occasione della prestigiosa International Conference on Robotics and Automation (ICRA). Come si legge nello studio, questo nuovo approccio non richiede esempi di manipolazione né fine-tuning nel mondo reale. Trasferito di fronte al compito di maneggiare un oggetto facendogli assumere una forma specifica, Bifrost è riuscito a ottenere un tasso medio di successo di sovrapposizione del 94,2% su forme target mai viste prima.

La manipolazione robotica basata sull’Intelligenza Artificiale, spiegano i ricercatori, offre nuove opportunità che in precedenza erano al di là della nostra immaginazione, e può trovare ampia applicazione in diversi settori. Nell’industria dei frutti di mare, per esempio, non mancano oggetti malleabili da dover manipolare con delicatezza. Come spiega Misimi, questo può avere importanti ricadute sull’industria alimentare norvegese.

“A un livello ancora più alto, le conoscenze ottenute da questo progetto possono aiutarci ad affrontare alcune delle sfide fondamentali della robotica moderna. Questo, a sua volta, porterà allo sviluppo di nuove tecnologie che andranno a beneficio sia del settore industriale che della società in generale”.

Nel frattempo, il team di ricerca è riuscito a far progredire ulteriormente le capacità di Bifrost: ora il robot è in grado di spingere e afferrare, cosa che gli permette di manipolare in maniera ancora più delicata oggetti e strutture malleabili.

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