Boston Dynamics elimina il mignolo: la nuova mano di Atlas ne ha quattro e 13 gradi di libertà

Boston Dynamics ha presentato il 1° ottobre la nuova mano dell'umanoide Atlas, e ha quattro dita. Tredici gradi di libertà invece di sette, quattro nel pollice, sensori di pressione su polpastrelli e palmo, una capacità di carico superiore a 45 chili. Il mignolo è stato eliminato dal team. La decisione è stata presa con il nastro adesivo.

La concorrenza aggiunge articolazioni, Unitree vende una mano con 22, Tesla ne indica altrettante per Optimus. Boston Dynamics va nella direzione opposta, perché ogni dito aggiuntivo costa tre attuatori e aumenta il numero di parti che possono rompersi. Proprio qui il problema: le mani a cinque dita con circa 24 gradi di libertà costano secondo il Fraunhofer IPA oltre 70'000 dollari.

Zachary Jackowski, Chief Product and Technology Officer di Boston Dynamics, ha fatto passare al suo team un'intera giornata di lavoro con il mignolo e l'anulare incollati insieme. Alla sera, tutti erano d'accordo che nella vita quotidiana era mancato ben poco. Dylan Thrush, ingegnere meccanico nel progetto, formula il risultato in modo asciutto: l'ulteriore destrezza non giustifica la complessità di tre gradi di libertà in più.

Alberto Rodriguez, responsabile del comportamento dei robot presso Boston Dynamics, descrive lo sviluppo come un mix di intuizione e sperimentazione. Un pollice o due? Serve davvero un mignolo? Queste domande non possono essere decise alla scrivania, perché ogni risposta contrasta con un'altra. Più dita significa maggiore destrezza e allo stesso tempo più peso, più cavi, più guasti.

Tecnicamente la mano è costruita in modo notevolmente rigoroso. Tutti gli snodi sono azionati direttamente da un unico tipo di attuatore, i riduttori sono reversibili, la mano quindi percepisce attraverso i motori stessi cosa afferra. Il pollice ha quattro gradi di libertà ed è disposto in modo antropomorfo, le altre tre dita hanno tre gradi ciascuna e possono divarcarsi. Inoltre ci sono sensori di pressione densamente posizionati sui polpastrelli e nel palmo. In questo modo Atlas può afferrare nuovamente oggetti in mano, raccogliere parti che scivolano e azionare attrezzi con grilletto, trapani, cacciaviti dinamometrici, smerigliatrici, chiodatrici, cannelli per saldatura.

La dimensione è stata scelta consapevolmente, circa quella di una grande mano maschile. Non è una questione di gusto, ma una decisione di addestramento. Minore è la differenza tra la mano del robot e quella umana, più diretto è il trasferimento dei movimenti umani registrati alla macchina.

E qui la cosa diventa contraddittoria. Chi vuole utilizzare dati sul movimento umano li preleva da mani a cinque dita. Boston Dynamics sostiene la vicinanza alla mano umana e nello stesso respiro elimina un dito. L'azienda aggira la contraddizione addestrando l'abilità manuale nel simulatore, con coppie motorie, coefficienti di attrito, forme di oggetti e disturbi variati casualmente, e trasferisce successivamente la strategia appresa unicamente sulla hardware tramite la sensorica articolare. Se funziona altrettanto bene in un'officina con olio, polvere e scatole mal impilate, non è scritto in nessun post del blog.

Il calcolo dei costi dietro questo è la vera storia del settore. Gli attuatori rappresentano circa la metà dei costi di produzione di un umanoide, secondo il calcolo dell'Istituto Fraunhofer per l'ingegneria della produzione e l'automazione insieme alla consulenza P3 nel suo studio sulla catena del valore dell'hardware umanoide. Un classico robot industriale richiede al massimo sette assi. Un umanoide ha oltre quaranta articolazioni azionate singolarmente, e ciascuna è un pacchetto di motore, riduttore, cuscinetto e sensore. Tre attuatori in meno per mano non sono un dettaglio in questo calcolo.

Sebastian Reitelshöfer, direttore dell'area di ricerca in robotica presso l'Università di Erlangen-Norimberga, ha poco da dire sui componenti più economici. Nel funzionamento continuo, tali parti durerebbero una o due settimane. Chi offre una mano con 24 articolazioni per poche migliaia di dollari non sta quindi vendendo lo stesso prodotto di Boston Dynamics, anche se i datasheet sembrano simili.

Per la Svizzera la disputa sul quinto dito è soprattutto una questione di fornitori. Maxon a Sachseln costruisce esattamente i componenti di cui si tratta. L'articolazione HEJ 70 fornisce 50 newtonmetri di coppia di picco con poco più di un chilogrammo di peso, funziona via EtherCAT ed è protetto secondo IP67, il più grande HEJ 90 raggiunge 140 newtonmetri. Chi vende attuatori e riduttori guadagna indipendentemente dal fatto che il settore alla fine si stabilizzi su quattro o cinque dita. L'ETH Zurigo ha dimostrato quest'anno fino a che punto la ricerca di base qui arriva, con una mano robotica che ha autonomamente fermato 21 su 25 cadute.

Una settimana prima della presentazione della mano, il Gruppo Hyundai Motor ha aperto il suo Application Center per la robotica in Georgia, dove Atlas impara i passaggi di lavoro dalla produzione automobilistica. La mano è costruita per questa officina e non per un palcoscenico. Questo spiega anche l'elenco degli attrezzi, perché nessuno ha bisogno di chiodatrici e cannelli per saldatura per una dimostrazione in salotto.

Ciò che Boston Dynamics non dice è tutto ciò che conterebbe per un acquisto. Nessun prezzo, nessun tempo di servizio, nessuna data per la serie, nessuna indicazione di quanto tempo dura una sostituzione se un dito si rompe nel turno di notte. Chi valuta un umanoide in Svizzera dovrebbe quindi chiedere tempestivamente la configurazione della mano e chi fornisce il ricambio. Un dito rotto in officina non è un difetto estetico, ma un'interruzione della produzione.