Tra un anno vedremo un robot umanoide correre i 100 metri allo Stadio Maradona. E, perché no, anche il salto in lungo, il salto in alto e altre discipline olimpiche. Sembra fantascienza ma ormai è una realtà consolidata che, con il lancio di robot a basso costo, diventerà sempre più diffusa. Per ora, però, è un progetto tutto napoletano. A realizzarlo è il Prisma Lab che da ormai quasi 40 anni porta avanti progetti di robotica, meccatronica e automazione al Dipartimento di Ingegneria Elettrica e Tecnologia dell’Informazione dell'Università di Napoli Federico II, ed è punta di diamante della ricerca mondiale.
Alla guida ci sono i docenti Bruno Siciliano, uno dei massimi esperti mondiali della robotica recentemente insignito del prestigioso Pioneer in Robotics and Automation Award 2004 alla conferenza internazionale di Yokohama, oltre a Luigi Villani e Vincenzo Lippiello. Quest’ultimo sta coordinando il progetto Unina Robotic Olympic Team del robot umanoide più veloce al mondo sui 100 metri per le future Olimpiadi di Robotica made in Naples.
Due mesi fa, le bacheche del DIETI della Federico II era tappezzate di annunci come questo: «Il Prisma Lab cerca studenti interessati all’uso di tecniche di deep learning, imitation learning, model predictive control e full body control per addestrare un robot umanoide alle diverse discipline olimpiche, partendo dalla disciplina regina di tutte le olimpiadi: la corsa dei 100m».
Alla richiesta hanno risposto davvero in tanti ed è stato creato un gruppo di lavoro per l’addestramento del robot. «Il progetto era un escamotage per avvicinare studenti di varie discipline di Ingegneria ad avvicinarsi all'Intelligenza Artificiale applicata a sistemi altamente dinamici come sono i robot. La cosa ha funzionato: in meno di un mese ho costituito un gruppo eterogeneo di quasi una quarantina studenti» spiega Lippiello che non nasconde di essersi ispirato a un altro progetto che unisce studio e ambito ludico, ossia Unina Corse Racing Team, la scuderia automobilistica federiciana che ha lo scopo di progettare, realizzare e testare una monoposto per varie gare studentesche. «Volevamo creare una situazione simile, affinché i ragazzi potessero sviluppare competenze nuove, sospendibili poi in vari settori».
La sfida è trasferire l’abilità della corsa umana alla macchina attraverso algoritmi di apprendimento di AI, deep learning o imitation learning. «La camminata robotica attuale è di tipo quasi statico, cioè i robot camminano tenendo il centro di massa del corpo che cade sempre tra i due piedi e questo fa sì in teoria che il robot si possa fermare in qualunque momento senza cadere. Anche noi camminiamo così, ma in una fase di corsa spostiamo il nostro centro di massa fuori da una condizione di staticità, tant’è che se ci dovessimo fermare all'improvviso mentre corriamo, cadremmo».
L’input al progetto è arrivato dal forte sviluppo della robotica umanoide. «Negli ultimi due anni c'è stato un boom incredibile: Elon Musk ha anticipato mediaticamente qualcosa che era già in corso, e molti produttori hanno accelerato le loro produzioni - continua il docente - Stiamo sviluppando la procedura di gara per l'acquisto del robot grezzo, e speriamo prima dell'estate o comunque subito dopo, di averlo in dotazione.
Nel frattempo ho avviato già il progetto coi ragazzi che si stanno addestrando su un server per l'addestramento di algoritmi di intelligenza artificiale basato su Nvidia, quindi molto performante, abbiamo lanciato una piccola competizione tra di loro per cominciare a sviluppare dei basilari controlli più semplici per avvicinarsi piano piano al controllo dell'umanoide. Questo è un po' il contesto, la mia ambizione sarebbe da qui a un anno di riuscire ad avere un primo tentativo della classica corsa con lo sparo allo Stadio Maradona».
Il robot umanoide su cui Prisma Lab ha messo gli occhi è H1 della cinese Unitree Robotics del costo di oltre 100mila dollari, acquistabile all’interno del progetto Nemesi su fondi di ricerca europei. «È uno dei primi robot umanoidi in vendita commerciale con una piattaforma aperta.
Fondamentalmente loro danno l'involucro esterno con delle routine di base (cammina e basta, ndr) che noi possiamo implementare con degli algoritmi di controllo ad ampio spettro». In Europa saranno l’unico ateneo che sta progettando lo sviluppo sportivo di un robot umanoide, mentre in Cina e Usa c’è stato qualche progetto ma realizzato solo con parti di robot.