Spingere i confini nella costruzione

L'obiettivo era che gli utenti sperimentassero una perfetta integrazione tra produzione robotica, dispositivi indossabili, tracciamento RFID e intelligenza incorporata nei pezzi dell'edificio. È stata una sfida formidabile. Il bambù grezzo è un materiale molto irregolare e pieghevole con diverse lunghezze e larghezze. "Quando abbiamo iniziato, non eravamo davvero sicuri di quanto potessimo lavorare con il nostro robot e aiutarlo a comprendere l'incertezza e la variabilità che gli stavamo dando", spiega Heather Kerrick, Senior Research Engineer presso il Robotics Lab di Autodesk. "Eravamo davvero orgogliosi della nostra capacità di potenziare il robot dandogli sensori e capacità decisionali e poi agire di conseguenza."

L'Hive Pavilion è stato costruito in "stazioni di avvolgimento" dove i partecipanti hanno fissato tre pezzi casuali di bambù su un robot universale che ha generato la sequenza di movimento necessaria per agganciare la fibra sulle punte del bambù per creare un elemento tensegrale unico e dall'aspetto erboso. "I robot UR erano in grado di offrire movimenti molto precisi e misurazioni molto precise che sarebbe stato difficile per un essere umano fare in loco, quindi l'essere umano non aveva bisogno di tanti strumenti o attrezzature di misurazione", afferma Kerrick, sottolineando anche l'aspetto della sicurezza. "Stiamo conducendo ricerche sperimentali in cui i robot si muovono in base ai dati dei sensori in tempo reale, quindi la possibilità che il robot faccia qualcosa di inaspettato è davvero alta", spiega Kerrick, aggiungendo che se il suo team avesse utilizzato un robot più grande e più industriale, non sarebbero stati in grado di interagire con il pubblico allo stesso modo e sarebbe stato un progetto di ricerca molto più lento. "Ma con gli Universal Robots, siamo stati in grado di essere un po' più audaci con la nostra ricerca perché potevamo fidarci che il robot non si rompesse da solo e non rappresentasse un pericolo per gli altri." Il team di Autodesk ha costruito con successo l'HIVE in tre giorni.

Essere in grado di operare in uno spazio aperto senza protezioni di sicurezza ha anche fatto atterrare il robot UR10 in un cameo in "Artoo in Love" un cortometraggio virale creato da Evan Atherton, un ingegnere di ricerca di Autodesk. Il film presenta il ritratto del modello UR10 di Universal Robots in un parco. "Portare un robot in questo luogo sconosciuto è stata una sfida interessante", spiega Atherton. Insieme ai colleghi, calibrò il robot e scrisse un semplice programma che indirizzava il robot a seguire i percorsi di un disegno vettoriale che veniva proiettato su una tela. "L'UR10 era perfetto; era piccolo, mobile e sicuro. Potremmo tirarlo fuori in un caso Pelican. Se avessimo usato uno dei nostri robot tradizionali, avrebbe richiesto un carrello elevatore e una gabbia di sicurezza in modo che non avrebbe mai funzionato", dice.

Le caratteristiche di sicurezza integrate dei robot UR hanno anche spinto Autodesk a sviluppare un prototipo di "assistente robot" per i cantieri edili che può essere spostato nei cantieri. Il team di ricerca ha messo un router all'estremità del braccio del robot, gli ha dato una telecamera e un proiettore e ha sviluppato un software di apprendimento automatico che ha permesso al robot di riconoscere i gesti umani e i comandi vocali. Ad esempio, l'UR10 può essere arrotolato su un pezzo di cartongesso e proiettare una presa sulla parete che l'utente può modificare e quindi utilizzare il comando vocale per dire all'UR10 di andare avanti e tagliarlo.

Utilizzando la guida visiva, il robot può scegliere un mattone predefinito in un miscuglio di diverse dimensioni e colori. Se il mattone viene afferrato nella posizione sbagliata per il posizionamento, l'UR10 esegue un rilievo visivo e può riposizionare e riafferrare il mattone fino a posizionarlo correttamente nella pinza. Il posizionamento finale è anche guidato dalla visione di un secondo robot UR, un UR5, che regge una telecamera per controllare il gruppo del mattone. "La prossima iterazione è quella di iniziare effettivamente ad assemblare progetti, ad esempio una casa di Lego o una giraffa giocattolo, e poi farli costruire automaticamente dal robot", spiega Yotto Koga, Software Architect di Autodesk, sottolineando come la capacità di lavorare proprio accanto al robot in questo processo sia fondamentale. "Uno dei motivi principali per cui abbiamo scelto Universal Robots è perché è sicuro da aggirare. Potrei letteralmente collegare il robot al mio laptop, lavorare accanto ad esso e ripetere rapidamente i nostri esperimenti senza preoccuparmi dei protocolli di sicurezza che rallentano le cose. Questo è stato molto importante per noi per progredire in questo progetto."

I rapidi progressi sono stati facilitati anche dalle API aperte dei robot UR. "Siamo stati in grado di ottenere un controllo di livello piuttosto basso dei robot UR utilizzando l'API di streaming sulla comunicazione TCP, che era vitale per le nostre particolari esigenze in quanto avevamo bisogno di accedere direttamente al robot bypassando il sistema operativo del robot", spiega l'architetto del software. La sua collega Heather Kerrick racconta come il progetto HIVE abbia beneficiato anche dell'architettura aperta del robot. "Costruire l'ALVEARE significava lavorare in una serie di linguaggi e ambienti di codifica diversi tra team e dispositivi. Siamo stati in grado di semplificare tutti i nostri comandi in un'unica stringa che potevamo inviare al robot", afferma. Con i nostri robot industriali più grandi, sono spesso necessari passaggi o software aggiuntivi per eludere qualsiasi controllo nativo incorporato nel robot, il che non è il caso qui. Anche il linguaggio di scripting per l'UR è molto, molto semplice da imparare e da usare."