Falegnameria personalizzata con l’aiuto di robot

Ogni anno migliaia di falegnami si feriscono mani e dita(1) eseguendo pericolosi incarichi come il taglio.

In uno sforzo di minimizzare i danni e lasciare che i falegnami si concentrino sul design o su altri compiti più importanti, un gruppo del Laboratorio di computer science e Intelligenza Artificiale del MIT (CSAIL) ha creato AutoSaw, un sistema che permette ai meno esperti di personalizzare diversi oggetti che possono essere costruiti con l’aiuto di robot.

Gli utenti possono scegliere tra una gamma di modelli progettati per i falegnami per sedie, tavoli e altri mobili. Il gruppo di ricerca sostiene che AutoSaw potrebbe essere utilizzato anche per progetti più ampli come ponti di navi o portici.

“Se stai costruendo un ponte, devi tagliare grandi sezioni di legname alla giusta lunghezza, e ciò è spesso fatto sul posto,” dice Jeffrey Lipton, studente di post-dottorato al CSAIL,(2) autore principale dell’articolo scientifico sul sistema. “Ogni volta che metti la mano vicino a una lama, corri un rischio. Per evitare ciò, abbiamo automatizzato il processo utilizzando un seghetto da traforo e una troncatrice.”

Il sistema offre anche flessibilità per la progettazione di mobili adattabili a case e appartamenti con vincoli di spazio. Per esempio, potrebbe consentire di modificare una scrivania per adattarsi in un salotto a forma di L, o personalizzare un tavolo per starci in una micro cucina.

“I robot hanno già permesso la produzione di massa, ma grazie all’Intelligenza Artificiale hanno il potenziale di consentire la personalizzazione in quasi tutto ciò che produciamo,” dice Daniela Rus, direttore del CSAIL. “AutoSaw è formidabile per via del facile utilizzo e la personalizzazione in falegnameria.”

L’articolo è stato presentato a maggio durante la International Conference on Robotics and Automation (ICRA) a Brisbane, Australia.(3)

Come funziona

I software non sono concetti così lontani dal mondo della falegnameria. Il “Controllo Numerico del Computer” (CNC) può convertire i disegni in numeri che vengono forniti a strumenti appositamente programmati per l’esecuzione. Tuttavia, le macchine utilizzate per la fabbricazione CNC sono generalmente grandi e ingombranti e gli utenti sono limitati alle dimensioni degli strumenti esistenti.

Di conseguenza, molti falegnami continuano a utilizzare troncatrici, seghetti e altri utensili manuali a basso costo, facili da spostare e semplici da usare. Questi strumenti, anche se utili per la personalizzazione, mettono ancora le persone ad alto rischio di lesioni.

AutoSaw si basa su conoscenze specialistiche per la progettazione e sulla robotica per le attività di taglio più rischiose. Utilizzando il sistema esistente CAD OnShape con un'interfaccia di modelli di design, gli utenti possono personalizzare i propri mobili per aspetti quali dimensioni, robustezza ed estetica. Una volta che il progetto è stato finalizzato, viene inviato ai robot per assistere nel processo di taglio usando il seghetto e la troncatrice.
Per tagliare il legname, il team ha utilizzato software di rilevamento del movimento e piccoli robot mobili: un approccio che occupa meno spazio ed è più conveniente rispetto ai grandi bracci robotici.

Nello specifico, il team ha utilizzato un Roomba modificato con un seghetto attaccato per tagliare legname di qualsiasi forma su una tavola. Per il taglio, la squadra ha usato due Kuka youBots per sollevare la trave, posizionarla sulla sega e tagliare.

“Abbiamo aggiunto delle pinze morbide ai robot per dare loro una maggiore flessibilità, come quella di un falegname umano”, afferma Lipton. “Ciò significava che potevamo fare affidamento sulla precisione degli utensili elettrici al posto della rigidità dei robot”.

Dopo che i robot hanno terminato il taglio, l'utente assembla il nuovo mobile seguendo passo a passo le istruzioni dal sistema.

Democratizzare i mobili su misura

Durante il test del sistema, le simulazioni del team hanno dimostrato che potevano costruire una sedia, un capanno e un ponte. Usando i robot, il team ha anche creato un tavolo con un'accuratezza paragonabile a quella di un umano, senza che una vera mano si avvicinasse mai a una lama.

“Ci sono stati molti successi recenti di IA in ambienti virtuali, come suonare Go e comporre musica,” dice Hod Lipson, professore di ingegneria meccanica e scienze dei dati alla Columbia University.(4) “I sistemi che possono funzionare in ambienti fisici non strutturati, come questo sistema di falegnameria, sono notoriamente difficili da realizzare. Questo è davvero un affascinante passo in avanti”.

Mentre AutoSaw è ancora una piattaforma di ricerca, in futuro il team prevede di utilizzare materiali come il legno e integrare compiti complessi come la perforazione e l'incollaggio.

“Il nostro obiettivo è quello di democratizzare la personalizzazione dei mobili”, afferma Schulz. “Stiamo cercando di aprire un mondo di opportunità in modo che gli utenti non siano vincolati a ciò che hanno acquistato da Ikea. Invece, possono fare ciò che meglio si adatta alle loro esigenze.”

Il progetto è stato sostenuto in parte dalla National Science Foundation.(5)

Riferimenti:

(1) Carpenters and Occupational Hand and Finger Injuries

(2) Jeffrey Lipton

(3) ICRA2018

(4) Hod Lipson

(5) NSF - National Science Foundation

Articolo originale del MIT Computer Science & Artificial Intelligence Lab: Custom carpentry with help from robots / Foto: MIT Computer Science & Artificial Intelligence Lab / Traduzione e adattamento linguistico: Veronica Pesenti