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La ricerca si racconta: LARM2, il laboratorio di Robotica a Ingegneria “Tor Vergata” dove si studiano soluzioni a basso costo
LARM2
di Pamela Pergolini
Il LARM2- Laboratorio di Robotica e Meccatronica, fondato nel 1990 all’Università di Cassino sotto la guida del professor Marco Ceccarelli, oggi ha sede presso il Dipartimento di Ingegneria Industriale dell’Università di Roma “Tor Vergata e si occupa di progettazione, analisi e sviluppo di robot e dispositivi intelligenti per migliorare la nostra vita quotidiana, dai robot di servizio a basso costo ai sensori medici. Il Laboratorio, diretto sempre dal prof. Ceccarelli, in questi 30 anni ha ospitato oltre cento studenti provenienti da tutto il mondo: Sud America, Asia, Africa, Nord America, Europa, Russia, come Messico, USA, Kazakhstan, Cina, Giappone, oltre che dai paesi europei costruendo nel tempo una rete internazionale, nell’ambito della quale avvengono continui scambi di attività pratiche di laboratorio. Al momento collaborano alle attività di ricerca del LARM2, come studenti di dottorato, Jorge Araque, 32 anni, colombiano, Aleksandr Titov, 28 anni, di russo, e Wenshuo Gao, cinese, 26 anni. Sia Jorge che Aleksandr lavorano su robot per aerospazio: Jorge ha partecipato attivamente alla ricerca su TORVEastro, un robot disegnato per assistere gli astronauti in operazioni di ispezione e manutenzione sulla stazione spaziale internazionale (ISS), Aleksandr sta progettando un manipolatore robotico (braccio e mano) per operazioni di “berthing” (recupero) di satelliti. Wenshuo invece sta lavorando alla progettazione di un torso per un robot umanoide, il LARMbot 2, su cui il professor Ceccarelli lavora da diversi anni e alla realizzazione del quale ha collaborato anche il prof. Matteo Russo, progettandone le gambe durante il suo dottorato a “Tor Vergata”, in parte svolto presso il Tokyo Institute of Technology. «Le materie che si possono studiare a ingegneria “Tor Vergata” e che si collegano alla ricerca che conduciamo nel laboratorio, – spiega il professor Ceccarelli – includono la cinematica dei robot, la dinamica multi-corpo, la progettazione di robot, i robot di servizio, sistemi robotici per applicazioni medicali medici e di riabilitazione e la storia dei meccanismi e della scienza delle macchine».
LARMbot 2, IL ROBOT UMANOIDE
Il progetto meccanico LARMbot 2 è un robot umanoide a basso costo orientato all’utente, caratterizzato da architetture parallele sia per il busto che per le gambe. Esiste già un prototipo, con i dettagli costruttivi dei suoi sottosistemi e le sue specifiche tecniche. Per caratterizzare le prestazioni del robot proposto, sono stati presentati risultati sperimentali sia per le operazioni di deambulazione che di sollevamento pesi.
LA COSTRUZIONE DEL PROTOTIPO
LARMbot2 è stato concepito come un robot umanoide a basso costo, pertanto è stato progettato per essere prodotto con parti strutturali tramite stampa 3D, controllato da schede commerciali e azionato da servomotori commerciali e attuatori lineari. Il costo di tutti i componenti per il prototipo finale è inferiore a 2000 €.
LARMbot2 è caratterizzato da tre principali sottosistemi meccanici, ovvero locomozione, manipolazione e busto. Il sottosistema di locomozione è composto da due unità di gambe identiche. Ciascuna gamba è caratterizzata da una struttura ibrida con un meccanismo parallelo che collega l’anca alla caviglia, replicando l’architettura di una gamba, nella quale muscoli agonisti e antagonisti generano moto contraendosi e allungandosi in opposizione. Un secondo motore è posto sulla caviglia per raggiungere l’equilibrio durante le operazioni di deambulazione reagendo meglio ai disturbi sul piano frontale. «La camminata umana – racconta Ceccarelli – è stata studiata sviluppando un progetto meccanico per un robot bipede che cammina. I sistemi di deambulazione sono studiati in termini di cinematica, dinamica e controllo attraverso diversi sistemi meccanici. Vengono studiati gli aspetti meccanici e la programmazione della manipolazione delle robotizzazioni industriali con l’obiettivo di migliorare le applicazioni industriali esistenti e sviluppare nuove soluzioni di produzione. La meccanica delle manipolazioni robotizzate – conclude il professore – viene indagata anche con simulazioni sperimentali e sviluppo di opportuni dispositivi per end-effector e sistemi di test. Si studiano soluzioni a basso costo per applicazioni orientate all’utente».
TORVEastro, IL ROBOT ASTRONAUTA
È un robot a tre arti, che sono in grado di funzionare come braccia e gambe, costruito con la finalità di aiutare gli astronauti nelle operazioni di manutenzione e supervisione delle infrastrutture esterne della stazione spaziale orbitale. Il prototipo sarà finalizzato entro la primavera del 2023 e verrà presentata una demo che ne illustrerà tutte le funzioni, sarà realizzato per resistere non solo alle alte temperature esterne alla stazione spaziale internazionale ma anche alla spazzatura spaziale che ad alta velocità rischia di perforare le tute degli astronauti. Il progetto vede la collaborazione tra il laboratorio di Robot Meccatronica di “Tor Vergata” e il laboratorio di Robotica e Intelligenza Artificiale del Dipartimento Tecnologie Energetiche e Fonti Rinnovabili dell’ENEA, l’Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l’energia e lo sviluppo economico sostenibile.
IL FUTURO DI TORVEastro
Il prototipo servirà a progettare un robot astronauta per attività EVA (Extra-Vehicular-Activity) di servizio su stazioni orbitali per operazioni di manutenzione e monitoraggio esterno alle strutture della stazione orbitale. «La validazione di un prototipo dimostratore – ci dice il professor Ceccarelli – è uno dei risultati finali previsti dal progetto. Il progetto TORVEastro prevede attività di progettazione e sviluppo di soluzioni sia per ambienti nello spazio orbitale sia per sperimentazioni in laboratorio a gravità terrestre, al fine di concretizzare l’idea brevettuale già collaudata concettualmente con un piccolo prototipo». Oltre ai robot di “servizio”, nel quale rientrano sia l’umanoide che i robot spaziali, nel laboratorio di “Tor Vergata” vengono sviluppati robot, sensori e sistemi medici per diagnosi, assistenza e riabilitazione, attraverso l’uso di esoscheletri low-cost “stampabili in 3D a prezzi ridotti- spiega il professor Ceccarelli – estremamente leggeri per comfort se indossati e spesso attivati tirando o rilasciando cavi, e sistemi di monitoraggio, con recenti applicazioni sperimentali sulla respirazione tramite sensori indossabili”.
LA RIABILITAZIONE E LA DIAGNOSTICA MEDICA
Vari sono i progetti in campo dei dispositivi medicali in fase di sviluppo e completamento come il sistema L-CADEL per l’assistenza motoria del gomito con estensione ad una nuova struttura per la caviglia, e lo strumento RESPIRholter per il monitoraggio della respirazione con caratterizzazioni numeriche della biomeccanica utili alla diagnostica medica.
LARM2: Laboratory of Robot Mechatronics
Sito web: https://larm2.ing.uniroma2.it/
Dipartimento di Ingegneria industriale Università di Roma “Tor Vergata”
Direttore del Laboratorio LARM2: prof. Marco Ceccarelli, http://orcid.org/0000-0001-9388-4391
Specially Appointed Professor at Intern. Research Frontiers Initiative of Tokyo Institute of Technology
L’articolo è stato realizzato con la collaborazione di Federica Trisolino
Ing&Media – Pallone spia: tecnologia antica ma efficace – TGR Leonardo
Lo scorso 4 febbraio un pallone spia, probabilmente cinese, scoperto a fluttuare per i cieli americani, è stato abbattuto. I resti sono stati recuperati nell’Atlantico, saranno analizzati per capirne le finalità. Dopo il pallone spia, altri tre oggetti non identificati sono stati colpiti.
Quella di un pallone che fluttua in cielo è una tecnologia antica ma efficace: grazie a un principio fisico un corpo immerso in un fluido riceve una spinta verso l’alto. Intervista a Roberto Verzicco, professore di Fluidodinamica, Dipartimento di Ingegneria Industriale, a TGR Leonardo – Rai 3 del 14/02/2023.
“Oggetti volanti non identificati, ma non sono di origine extraterrestre” Leonardo – Il TG della Scienza e dell’Ambiente Rai 3
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Stanley Corrsin Award a Roberto Verzicco per gli studi sulla Fluidodinamica
Al via RESTART, il più importante progetto Pnrr per il settore delle telecomunicazioni
Partito in questi giorni il progetto RESTART – RESearch ad innovation on future Telecommunications systems and network, to make Italy more smART – il più importante progetto nazionale Pnrr per le telecomunicazioni: un investimento da 116 milioni di euro, con 25 partner tra università, enti di ricerca e aziende.
Proposto dall’Università di Roma “Tor Vergata”, il progetto coordinato dal professor Nicola Blefari Melazzi, ordinario di Telecomunicazioni a Ingegneria “Tor Vergata” e presidente della Fondazione che gestisce il progetto, è stato presentato al Politecnico di Milano il 26 e 27 gennaio 2023.
GLI OBIETTIVI
Approvato dal MUR nell’agosto 2022, durerà tre anni e avrà l’ambizioso obiettivo di contribuire a delineare l’evoluzione delle Telecomunicazioni in Italia, puntando a far ripartire un settore che dispone di professionalità ed esperienze a livello di eccellenza mondiale.
«RESTART è un’iniziativa critica e di valore strategico per l’Italia”. intende evidenziare e testimoniare il ruolo delle TLC nella nostra società: le TLC devono essere percepite dal grande pubblico per quello che sono: una risorsa essenziale, strategica per gli interessi nazionali, che deve essere affrontata con politiche adeguate e una visione a lungo termine», ha affermato il prof. Nicola Blefari Melazzi.
LE MISSIONI
Il programma delle attività di RESTART si articola in sette “missioni: 1) Ricerca, 2) Laboratori; 3) Prove di Concetto e Dimostratori; 4) Innovazione e Trasferimento Tecnologico; 5) Supporto a Start-up e Spin-off; 6) Didattica e Formazione; 7) Dottorati di Ricerca; 8) Comunicazione, Standardizzazione e Soluzioni Open Source. A sua volta la missione “Ricerca” si compone di 14 progetti strutturali di grandi dimensioni a cui si affiancano 18 progetti focalizzati, con ambito più ristretto.
I PARTNER
Gli enti coinvolti: Università di Roma “Tor Vergata” (proponente), CNR, Politecnico di Bari, Politecnico di Milano, Politecnico di Torino, Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa, Università di Bologna, Università di Catania, Università di Firenze, Università di Napoli Federico II, Università di Padova, Università di Reggio Calabria, Sapienza Università di Roma, CNIT, Fondazione Ugo Bordoni, TIM, Vodafone, Wind Tre, Ericsson, Prysmian, ITALTEL, LEONARDO, Athonet, TIESSE. https://www.fondazione-restart.it/it/partner/
IMPATTO SOCIALE ED ECONOMICO
«RESTART fornisce fattori abilitanti che mettono in moto circoli virtuosi e un intero settore con l’obiettivo di raggiungere, alla fine del piano, un miglioramento strutturale della ricerca nel settore, la capacità di utilizzare le TLC nei settori più diversi, realizzare iniziative specifiche rivolte ai distretti industriali e al Mezzogiorno, attuare la trasformazione digitale di industrie/amministrazioni, creare nuove aziende e aumentare la dimensione media delle aziende, accrescere il numero di studenti, ricercatori e professionisti delle Telecomunicazioni
LA RICERCA NELLE TELECOMUNICAZIONI
«Stiamo vivendo un momento storico nella ricerca delle telecomunicazioni – ha commentato Il prof. Antonio Capone del Politecnico di Milano e coordinatore scientifico di RESTART – nel quale i cambiamenti tecnologici degli ultimi anni hanno innescato una trasformazione delle infrastrutture di comunicazione che consentono di indirizzare la ricerca verso due direzioni promettenti in termini di impatto economico: da un lato la rete di comunicazione. Che diventa programmabile spostando l’innovazione sullo sviluppo software, dall’altro la disaggregazione della rete, che consente di sfruttare le competenze nelle tecnologie di base, anche di nicchia».
Sergio Musmeci l’ingegnere visionario, in mostra al MAXXI fino al 10 aprile
di Pamela Pergolini
Il Centro Archivi Architettura del MAXXI, Museo nazionale delle arti del XXI secolo di Roma ospita fino al 10 aprile 2023 la mostra InGenio. Idee visionarie dall’Archivio di Sergio Musmeci, Ingegnere visionario scomparso prematuramente nel 1981, a soli 55 anni, Sergio Musmeci ha cercato di anticipare il futuro, lasciando molte idee originali ancora da sviluppare, attuali ancora oggi. Il suo Archivio è custodito nelle Collezioni del MAXXI Architettura. “Il mio lavoro – affermava Musmeci – consiste nel trovare forme risolutive di problemi: forme nuove, che non hanno ancora nome”. In mostra sono esposti alcuni tra i progetti più visionari di Musmeci nei quali il progettista, capace di avventurarsi in campi pionieristici per la sua epoca, sperimenta forme: superfici piegate come origami, intrecci di travi, membrane fluide, strutture reticolari spaziali senza nodi. Abile matematico, nel suo archivio ci sono pagine e pagine di calcoli che accennano a nuove teorie per rifondare la statica come quella del minimo strutturale, una teoria delle forme strutturali cha aiuti a progettarle.
La mostra, che è stata presentata nell’ambito della conferenza stampa il 30 settembre 2022, al MAXXI, insieme alla mostra “Technoscape. L’Architettura dell’Ingegneria” – che indaga il rapporto tra architettura e ingegneria strutturale tra storia e futuro – è divisa in quattro sezioni: ricerche, modelli, strutture e ponti. A questi ultimi è dedicata un’attenzione particolare. I ponti di Musmeci sovvertono tutte le consuetudini: sono molto difficili da descrivere a parole perché sono forme nuove, talmente nuove da aver bisogno di nomi nuovi, che ancora non esistono. Musmeci cambia la forma delle pile che diventano simili a uccelli in volo e la forma dell’impalcato che è diventa un nastro sinuoso. Famoso, ma rimasto sulla carta, è il progetto per il Ponte sullo Stretto di Messina, con il quale Musmeci nel 1969 vinse ex aequo il concorso pubblico di idee per l’attraversamento dello Stretto. Il modello originale esposto in mostra, in scala 1:1000, e quindi lungo oltre 4 metri, rappresenta l’idea rivoluzionaria di Musmeci: una tensostruttura sospesa-strallata che avrebbe potuto contrastare la forte oscillazione dell’impalcato (il ponte sospeso infatti è molto “ballerino”, si comporta come un’altalena e per renderlo utilizzabile anche dalla ferrovia occorre fermare le sue oscillazioni).
Altrettanto famoso è il ponte sul Basento a Potenza: «Il ponte più bello del mondo: un guscio continuo equicompresso, la cui forma viene studiata attraverso le bolle di sapone: una struttura in cui lo spazio entra in ogni punto. Il ponte è stato dichiarato monumento di interesse culturale già nel 2003. In questi mesi è oggetto di un delicato progetto di restauro a seguito del concorso bandito dal Comune di Potenza nel 2020», afferma Tullia Iori, curatrice della mostra e professore ordinario all’Università di Roma “Tor Vergata”, Macroarea di Ingegneria, Dipartimento di Ingegneria Civile e Ingegneria Informatica, dove insegna Storia dell’ingegneria strutturale. Visitando la mostra, oltre ai disegni originali e alle fotografie d’epoca, ci sono documenti audio e video recuperati negli archivi delle Teche Rai, in cui si può ascoltare la voce di Musmeci che racconta le sue opere e i progetti. È anche possibile sfogliare il volume dal titolo “L’archivio Sergio Musmeci nelle collezioni del MAXXI Architettura. L’inventario”, appena pubblicato.
La mostra è inoltre un catalogo dei modelli di studio di Musmeci. Quali sono i materiali preferiti per i suoi modelli? Le bolle di sapone, per studiare l’equi-tensione, e la gomma, che si poteva tesare e poi anche misurare. Ma anche il plexiglas e la carta. In mostra, per la prima volta, sono esposti – dopo un accurato e minuzioso restauro – i modelli di studio delle sue strutture spaziali, gli antipoliedri. E anche il modello di carta dorata per il ponte semisommerso per il lago di Fogliano. Modelli facili da manipolare con cui l’ingegnere fantasticava per nuove forme delle costruzioni.
