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Locomozione: dagli umani ai robot umanoidi | Emanuele Quarin | TEDxPadovaSalon


salve a tutti io volevo cominciare

raccontando un pochino la mia storia

personale e volevo cominciare con un

ricordo il ricordo di mio padre che

fingeva di lavorare per l’asilo che

frequentavo spostando inutilmente dei

mattoni da una parte all’altra cercando

di rassicurare le mie paure di essere

abbandonato tuttavia queste paure

peggiorarono un pochino quando all’età

di otto anni

quel furfante di mio padre ci abbandono

davvero portato via da un cancro al

fegato non ancora quarantenne

ed ecco che ed ecco che qualche medico

dell’ospedale di roma del dominio su di

sé che queste mie paure sarebbero

svanite con il naturale scorrere del

tempo

io col tempo imparai a trasformare

queste mie paure in una curiosità nella

curiosità di cercare di capire come far

muovere gli oggetti attorno a me in

quanto qualora mi avessero seguito non

avrebbero più abbandonato ricordo che

all’età di 11 anni ed esempio era messo

in testa di fare un sottomarino allora a

rabat hai un tubo un del sughero un

motorino una pila

ed ecco qui che volevo provare questo

sottomarino cominciare a trovarlo per

casa però ad un certo punto la nonna

non era in casa e abilità geniale di

riempire il congelatore di casa e la

nonna non era affatto contenta in quanto

ha dovuto bussare gran parte materiale

acquisito durante l’anno

oggi io sono ricercatore mi occupo di

locomozione la locomozione e quella

straordinaria capacità che gli oggetti

anno di muovere anche anno per per

muoversi e in particolare mi occupo di

locomozione per robot umanoidi robot

umanoidi

e chiaro che se parliamo di robot

umanoidi non possiamo non parlare di

umani e infatti gli esseri umani si

spostano nell’ambiente circostante

grazie alla camminata che è quella

straordinaria capacità che noi

acquistiamo nei primi 15 mesi di vita

essendo riflettiamo questa capacità la

qui siamo in un breve in un tempo

relativamente breve rispetto alla

lunghezza media di una vita di un essere

umano

ed ecco che

ed ecco che la domanda che sorge

naturale perché perché gli esseri

umani camminano come camminano beh

allora qui c’è poco da inventare e

molto da studiare quanto la biologia

evolutiva ci insegna che bisogna fare un

salto indietro nel tempo di 6 milioni di

anni e tornare sulla terra che era

sottoposta ad un abbassamento delle

temperature questo abbassamento delle

temperature ha indotto a sua volta una

riduzione delle foreste pluviali e

quindi se voi immaginate di essere uno

scimpanzé che vive ai bordi di queste

foreste avreste non necessità di

muovervi di più questa esigenza di

muoversi quando quando prendeva quando

avveniva quando avveniva sugli alberi e

ha probabilmente indotto un adattamento

posturale eretto infatti si dimostra che

sceglie rango tango reagiscono alla

flessibilità dei rami esattamente

estendendo le gambe poi l’altra esigenza

del muoverci

probabilmente ha ottimizzato l’energia

l’energia spesa per la locomozione e

quindi se dovessimo sintetizzare

correndo è possibile che ci siano due

elementi fondamentali che hanno indotto

la camminata bipede come la viviamo oggi

e la manipolazione all’energia

ora probabilmente probabilmente la

manipolazione e ciò che ha indotto

l’intelligenza e l’intelligenza ci ha

fatto pure altre domande l’altra domanda

è ma possiamo spostarci più

velocemente da un punto all’altro

ed ecco che abbiamo inventato un certo

numero di sistemi questo starci che

vanno dalla dalla ruota fine robot

umanoidi però uno degli obiettivi

fondamentali di questi sistemi

soprattutto soprattutto gli stranieri

era la velocità spostarci velocemente

ed è per questo che abbiamo concepito

delle soluzioni assai diverse da quelle

concepite dalla natura

di certo gli aerei volano non sbattendo

le ali tuttavia quello che alle volte

possiamo possiamo non capiamo è se

abbiamo fatto meglio o peggio della

natura beh se noi prendiamo ad esempio

il blackboard che è uno degli aerei

più veloci mai concepiti dell’essere

umano

ci rendiamo conto che raggiunge

velocità di un km al secondo

e se lo compariamo con un piccione

semplice il viaggio 34 metri al secondo

sembrerebbe che noi abbiamo fatto meglio

ma in realtà se noi scegliamo un’altra

unità di misura che la lunghezza porco

corpo sia puntiamo quante volte la

lunghezza del proprio corpo si ripete in

un secondo

ci rendiamo conto che la natura è

ancora avanti ai nostri sistemi di

locomozione e quello che noi cerchiamo

di fare allestito italiano di tecnologia

e convogliare tutta la conoscenza sui

sistemi di locomozione nei prossimi

sistemi che saranno in grado di muoversi

come i robot umanoidi beh è chiaro che

se vogliamo far muovere un robot

umanoide come un essere umano

bisogna il viaggio è lungo il legge

luca in quanto gli esseri umani sono

estremamente capaci di spostarsi

nell’ambiente circostante attraverso i

contatti tra tra il proprio corpo e

l’ambiente

e se noi compariamo queste capacità che

l’essere umano ha con i risultati

attuali della robotica umanoide beh ci

rendiamo conto che il viaggio è ancora

lungo ad esempio la darpa barbara

challenger che l’olimpiade dei robot ha

dimostrato che la camminata è ancora un

problema aperto e non è assolutamente

di facile risoluzione

ed ecco che prima prima di implementare

algoritmi di controllo per far muovere

dei robot umanoidi bisogna capire che

cos’è la camminata

beh la camminata quella straordinaria

capacità che noi abbiamo per muoverci e

forse non ce ne rendiamo conto ma noi

camminiamo cadendo ed infatti la

camminata può essere decomposta in tre

componenti fondamentali la prima

l’equilibrio l’equilibrio è davvero la

componente fondamentale

gli esseri umani passando da quadrupedia

bipedi hanno ottimizzato la propria

energia possono utilizzare le mani però

sono diventati instabili e poi ci sono

altre due componenti il moto

oscillatorio della gamba che cerca di

cercare il contatto e poi il modo

repulsivo ossia quel che la moto di

contrazione della gamba fondamentale

durante la corsa e dove implementiamo

noi questi algoritmi di camminata beh

quello che noi vogliamo implementare noi

vogliamo implementare questi algoritmi

su robot umanoide di nome aicab a cabo

robot umanoide atto all’incirca poco

più di un metro pesa all’incirca 30 30

kg ed è dotata di un certo numero di

sensori il senso è più sensori come la

visione che gli permettono di vedere il

microfono che gli permettono di dire ma

soprattutto due sensori particolari che

sono la pelle ossia se vuoi toccato il

robot lui alla percezione di dove lo

state toccando e anche i sensori di

forza i sensori di forza ci permettono

di capire con quanta forza

noi stiamo toccando il robot e proprio

queste forze interne del robot in

realtà genero i movimenti ossia le

accelerazioni e come generano queste che

emulano in qualche modo la contrazione

muscolare dell’essere umano

se noi controlliamo dei muscoli stiamo

facendo delle forze interne e quelle

forze interne ora io io rimango in piedi

perché sto contrando sto controllando

le interazioni con l’ambiente esterno ed

ecco che se io voglio controllare un

robot in modo tale che esso sia in piedi

devo controllare le interazioni fra

robot e ambiente esterno

queste considerazioni possono far

nascere e che con ccc ci permettono di

concepire gli algoritmi di controllo per

il robot umanoide aicab è la cosa

fondamentale di questi algoritmi è che

il robot sia cedevole compliant cosa

significa significa che un interazione

con il robot non deve innanzitutto far

sì che il robot

ma certamente non deve ferire

l’operatore e questa è una delle

componenti fondamentali per delle

applicazioni che un giorno probabilmente

saranno nelle case nelle case di tutti

ora

ora è chiaro che l’equilibrio è

certamente una componente fondamentale

ma per camminare abbiamo bisogno

qualcosa in più e come possiamo

concepire algoritmi di camminata e

allora qui ci sono anni di letteratura

che ci spiegano come fare

come per cercare di far camminare un

robot

però se noi semplifichiamo il robot in

uno degli strumenti che probabilmente ha

rivoluzionato la scienza come il pendolo

allora una prima indicazione di dove

mettere il piede può essere quella

posizione dove il pendolo si ferma

esattamente in posizione verticale

beh allora questa semplice osservazione

ci permette di fare di di concepire

degli algoritmi di controllo per robot

umanoidi dandogli la possibilità di

spostarsi nello spazio tuttavia noi come

ricercatori abbiamo la necessità di

andare oltre non solo dal punto di vista

pratico ma anche teorico e quindi la

domanda che bisogna porsi ok

cosa possiamo immaginare dopo e possiamo

immaginare un robot sommozzatore ad

esempio in grado di operare in

condizioni assai difficili

oppure un robot ibrido che invece di

avere le gambe a delle ruote però

ancora una volta se voi dovreste

chiedere a me come immagina il futuro

dei robot umanoidi beh non posso non

immaginare un futuro dove questi robot

siano in grado di volare e consentendoci

di spostarci in modo senza paura è il

modo decisamente meno ossessivo

compulsivo grazie a tutti [Applauso]

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