Robotica sottomarina:
Il Progetto "Romeo"

Test in piscina del modulo principale di Romeo

A seguito dei notevoli progressi conseguiti negli ultimi anni, la robotica sta diventando una realtà affermata anche presso il grande pubblico. Da un lato si assiste, infatti, ad un crescente interesse dell'industria, soprattutto giapponese, nei confronti di robot di largo consumo che, seppur elementari, hanno il compito di preparare il mercato ad una futura generazione di prodotti più maturi. Dall'altro si intensifica negli ambienti di ricerca lo studio delle problematiche poste dall'obiettivo di costruire robot in grado di operare in modo autonomo in ambienti non strutturati, cioè di esibire comportamenti intelligenti, quali l'analisi di scenari operativi sconosciuti, l'adattamento ad eventi imprevisti, l'apprendimento di nuovi comportamenti. Il campo d'impiego di tali robot è vastissimo, soprattutto per eseguire compiti pericolosi o impossibili per l'uomo, come nel caso di disastri naturali o ecologici, in siti contaminati o in ambienti estremi come gli abissi degli oceani o la superficie dei corpi celesti.

La robotica sottomarina

L'obiettivo della robotica sottomarina è lo sviluppo di un veicolo autonomo dotato di un apparato sensoriale e di un sistema di navigazione e manipolazione in grado di svolgere missioni in mare in molteplici settori, tra i quali le scienze marine (oceanografia, biologia e geologia marina), l'off-shore (industria estrattiva di idrocarburi e minerali, posa e manutenzione di cavi e condotte sottomarine), l'archeologia sottomarina, la difesa, la protezione dell'ambiente.

Alle problematiche tecnologiche legate alle necessità di operare nell'ambiente sottomarino, si aggiunge la particolare complessità degli aspetti squisitamente robotici connessi allo sviluppo di floating robot dotati di molteplici organi di propulsione e controllo dell'assetto, nonché di bracci manipolatori ed altre appendici elettro-meccaniche. È necessario, infatti, realizzare architetture ed algoritmi di controllo in grado di gestire la complessità del modello idrodinamico del robot e l'imprevedibilità delle condizioni ambientali, garantendo elevate capacità di navigazione e posizionamento di precisione in prossimità del fondo marino o delle strutture su cui bisogna operare.

Poiché, però, le prestazioni di qualunque sistema di controllo sono funzione della bontà della misura, così come le capacità di un sistema intelligente dipendono dalla conoscenza che questo ha dell'ambiente, emerge qui la seconda particolarità della robotica sottomarina. A causa della ridottissima propagazione elettromagnetica nell'acqua, strumenti quali la radio, il radar e il GPS diventano inutilizzabili e la stessa visione artificiale è utile solo a breve raggio e mai affidabile a causa della torbidità. Occorre allora integrare sofisticati sistemi di navigazione inerziale con ogni altro possibile sistema sensoriale - acustico, geomagnetico, chimico-fisico - all'interno di un sistema di percezione in grado di elaborare una rappresentazione interna dell'ambiente, finalizzata alla sintesi di comportamenti intelligenti utili alla sopravvivenza del robot e al successo della missione.

Il Reparto Robotica

Immagine del benthos a Thetys Bay, alla profondità di 250 metri

Al fine di sviluppare queste tematiche, presso l'Istituto per l'Automazione Navale del CNRdi Genova, è attivo dal 1989 un gruppo di ricerca all'interno del quale sono confluite molteplici esperienze nei settori del controllo e dell'automazione, della simulazione di sistemi e della tecnologia per la ricerca in mare. Il Reparto Robotica nel corso degli anni ha visto un progressivo potenziamento, reso possibile da numerosi contratti di ricerca nazionali e internazionali che hanno permesso di raggiungere l'attuale organico di 10 unità (1 Primo Ricercatore, 1 Ricercatore, 2 Collaboratori Tecnici, 2 Ricercatori a contratto ex art. 36, 1 Ricercatore a contratto art. 23, 1 Tecnologo a contratto art. 23, 2 Dottorandi di ricerca).

In linea con la tradizione applicativa dell'Istituto, si è seguita fin dall'inizio un filosofia di ricerca basata sul progressivo sviluppo di soluzioni sempre più sofisticate di problemi posti da realizzazioni sperimentali al servizio di esigenze operative reali. Chiunque conosca il mare sa, infatti, che le problematiche che questo pone sono ben difficilmente affrontabili in modo puramente teorico e che quello sperimentale è di fatto l'unico approccio possibile.

Risultato di tale filosofia è lo sviluppo di una famiglia di robot sottomarini di complessità crescente, dal progenitore Roby (1990) alla sua evoluzione Roby2 (1992), che è stato impiegato con successo nel corso della IX Spedizione in Antartide (1993-94) ed è attualmente esposto al Museo Nazionale dell'Antartide di Genova, per finire con l'ultimo e più avanzato sistema ROMEO (1997), protagonista di numerosi progetti di ricerca nazionali ed internazionali.

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