iCub, un progetto internazionale sulla robotica umanoide

Intelligenza artificiale, robotica e neuroscienze: tutto questo è iCub, il progetto dell'Istituto Italiano di Tecnologia

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Il progetto iCub nasce all’incrocio di discipline differenti come l’intelligenza artificiale, la robotica e le neuroscienze, e ha l’obiettivo di indagare l’intelligenza umana e di ricrearne le condizioni e le caratteristiche in una piattaforma robotica umanoide, il robot iCub.

Il progetto è guidato dalla iCub Facility dell’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) coordinata dal Prof. Giorgio Metta. iCub è un progetto trasversale che si avvale anche della collaborazione del dipartimento Robotics, Brain and Cognitive Sciences (RBCS) guidato dal Prof. Giulio Sandini, del dipartimento Advanced Robotics (ADVR) e dal dipartimento di Pattern Analysis and Computer Vision (PAVIS).

Il contesto scientifico

Lo studio della cognizione è stato tradizionalmente affrontato da molteplici punti di vista come per esempio quello della psicologia sperimentale, della neurofisiologia e delle scienze cognitive in generale, mentre i processi mentali sono stati spesso studiati attraverso la modellazione matematica e la cosidetta intelligenza artificiale scorporata (“disembodied”). Più di recente, grazie alle scoperte delle neuroscienze, si è arrivati a capire che l’intelligenza è strettamente connessa e influenzata dalla forma del corpo, dei sensori e dei muscoli e dalle modalità attraverso cui gli esseri viventi controllano l’interazione fisica con l’ambiente. Il corpo, cioè, gioca un ruolo importante almeno quanto i processi neurali che lo controllano. Lo studio e lo sviluppo dell’intelligenza artificiale si sono quindi spostati in parte verso un approccio nel quale la robotica gioca un ruolo fondamentale.

Obiettivi del progetto iCub

iCub, IIT, Close-up Engineering - Credits: A. Abrusci, IIT
Abrusci, IIT

Il progetto iCub ha come obiettivo principale lo sviluppo e il mantenimento di una piattaforma robotica aperta (open source) sia per quanto riguarda l’hardware che il software. Questa piattaforma allo stato dell’arte – chiamata iCub – consente di studiare problemi connessi al controllo del movimento, alla visione artificiale, all’apprendimento automatico e, in generale, all’intelligenza artificiale in un contesto incorporato umanoide. iCub ha avuto un considerabile successo e in questo momento ci sono più di 20 laboratori nel mondo che usano un robot iCub per i loro studi sull’intelligenza.

La piattaforma iCub ha la forma e le dimensioni di un bambino di circa 4 anni, da cui il nome “cub” che in inglese significa “cucciolo”. Possiede 53 “snodi” (gradi di libertà) di movimento, la maggior parte dei quali sono nelle braccia e nelle mani per consentire azioni di presa e di manipolazione fine degli oggetti. iCub ha telecamere che riproducono la vista, microfoni per la ricezione di suoni, sensori inerziali che riproducono il senso dell’equilibrio, e sensori tattili e di forza per misurare l’interazione con l’ambiente.

iCub, IIT, Close-up Engineering - Credits: A. Abrusci, IIT
Abrusci, IIT

Tali caratteristiche rendono iCub un robot umanoide che è in grado di vedere l’ambiente che lo circonda, riconoscere alcuni oggetti, capire se una persona è presente di fronte a esso, rispondere a semplici comandi vocali oppure al contatto fisico con le persone. Inoltre, a comando può afferrare oggetti ed eseguire alcune azioni come spostare, prendere, rovesciare, ecc. Ogni azione è eseguita da iCub in maniera autonoma, contando solo sui suoi sensori.

Questi risultati sono stati possibili in parte grazie a numerosi progetti finanziati all’interno dalla Commissione Europea quali per esempio: ITALK (linguaggio), CHRIS (interazione uomo-macchina), RoboSKIN (sviluppo pelle robotica), Poeticon (azione e linguaggio), eMorph (sviluppo sensori visivi innovativi), RobotDoc (training), Viactors (attuatori), EFAA (architettura cognitiva), Xperience (architettura cognitiva), Darwin (controllo delle azioni), ImClever (curiosità e motivazioni).

In una recente statistica sui progetti open source effettuata da Ohloh.net, il progetto iCub risulta tra i progetti open source più attivi in termini di traffico del sito internet, del numero di linee di codice e del numero di utilizzatori (www.ohloh.net/p?q=icub). Statistica che testimonia la vitalità del progetto iCub, vitalità che è fondamentale per affrontare problemi difficili come quelli dell’intelligenza artificiale.

iCub, IIT, Close-up Engineering - Credits: A. Abrusci, IIT
Abrusci, IIT

I partner del progetto

Il progetto è stato inizialmente finanziato dalla Commissione Europea, in particolare nell’ambito del programma sullo studio dei sistemi cognitivi e della robotica (unit E5). Il progetto è iniziato nel 2004 supportato da un gruppo di centri di ricerca europei che includono l’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT), l’Università di Genova, l’Istituto Superio Tecnico (P), l’Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL, CH), la Scuola Superiore S’Anna di Pisa, l’Università di Zurigo (CH), l’Università di Ferrara, di Uppsala (S), di Hertfordshire (UK) e Sheffield (UK). Inoltre, il gruppo iniziale ha visto la partecipazione di una PMI di Genova (Telerobot).

Partecipazione industriale

Il progetto iCub ha visto una partecipazione industriale soprattutto di alcune PMI genovesi. Questo è stato necessario per la progettazione e standardizzazione meccanica ed elettronica e più di recente per la realizzazione delle copie dell’iCub. Telerobot, una PMI genovese, ha svolto un ruolo chiave per quanto riguarda la progettazione meccanica.

Nel seguente file sono evidenziate e descritte le caratteristiche di iCub, dall’elettronica alla meccanica che lo regolano.
Images credits: A. Abrusci, IIT

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