Con un’altezza di 1,50 m, un peso di poco inferiore ai 60 kg e dotato di intelligenza artificiale integrata, ergoCub è stato concepito fin dall’inizio come un sistema olistico. Piuttosto che risolvere un singolo compito tecnico isolato, è progettato come un assistente multifunzionale capace di adattarsi in modo flessibile a diversi ambienti di lavoro e di supportare attivamente l’uomo. Il progetto nasce da una collaborazione strategica tra l’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) di Genova e l’Istituto nazionale per l’assicurazione contro gli infortuni sul lavoro (INAIL) di Roma, affrontando un tema centrale della sicurezza sul lavoro moderna: la prevenzione degli infortuni e delle diffuse patologie muscoloscheletriche e dei tessuti connettivi. Successore di una piattaforma precedente, ergoCub si concentra in modo specifico sui requisiti della collaborazione uomo–robot. In linea con i principi dell’Industria 5.0, è concepito come un “co-worker” proattivo, in grado di riconoscere i bisogni umani, ridurre l’affaticamento e anticipare potenziali errori sin dalle prime fasi.
Dove i sistemi di azionamento danno vita al movimento
L’aspetto umanoide di ergoCub riflette coerentemente il concetto di sistema “umanoide”. La sua locomozione si basa su schemi di camminata naturali, integrati da avanzate capacità di orientamento derivanti dalla combinazione di sensori e intelligenza artificiale. Braccia e mani funzionali consentono una presa e una manipolazione precise degli oggetti. Il design bipede tiene conto degli aspetti ergonomici, riducendo il consumo energetico e garantendo al contempo movimenti fluidi e naturali. Per questo motivo, nella selezione e integrazione dei sistemi di azionamento è stata posta particolare attenzione a prestazioni e compattezza.
I componenti FAULHABER vengono impiegati esattamente nei punti in cui precisione, ingombro minimo e prestazioni dinamiche sono fondamentali: negli avambracci e nel collo del robot. Negli avambracci sono integrati due diversi sistemi motore: uno controlla l’apertura e la chiusura delle dita tramite un meccanismo a cavi, il secondo aziona un meccanismo di polso parallelo sferico, consentendo movimenti complessi e altamente controllati.
Il collo, invece, è progettato come un meccanismo seriale e richiede un utilizzo particolarmente efficiente dello spazio disponibile. In questo contesto, i motori a rotore esterno della serie BXTH si sono dimostrati particolarmente efficaci, offrendo un’elevata densità di potenza nonostante le dimensioni compatte. Ciò ha permesso di sostituire un precedente sistema a cavi con una soluzione più potente e completamente integrata.
Perché FAULHABER: affidabilità in ogni movimento
La scelta di FAULHABER si basa su una combinazione di criteri tecnici e pratici strettamente allineati ai requisiti della robotica umanoide. Lorenzo Protopapa, Chief Mechanical Engineer della struttura “Mechatronics for Embodied Systems and Humanoids” presso IIT, spiega:
«Un fattore decisivo per noi è stato l’elevato rapporto coppia/dimensioni, che consente di integrare attuatori potenti nelle strutture articolari compatte di un sistema umanoide. Altrettanto importanti sono stati l’elevata affidabilità e le prestazioni costanti dei componenti, dato che lavoriamo con lunghi cicli di test e sviluppi iterativi.»
La disponibilità di soluzioni integrate che combinano motori, riduttori ed encoder ha rappresentato un ulteriore vantaggio fondamentale, semplificando notevolmente l’integrazione del sistema. Inoltre, le caratteristiche di movimento fluido e preciso degli azionamenti contribuiscono a un’interazione sicura e naturale tra uomo e robot. Infine, il supporto tecnico ha avuto un ruolo determinante, fornendo assistenza essenziale nella selezione, progettazione e adattamento dei componenti durante l’intera fase di sviluppo.
Come collaborano uomini e robot
Grazie al design ispirato all’essere umano, alle avanzate capacità sensoriali e alla possibilità di interazione tramite tecnologie indossabili, ergoCub può esprimere appieno il proprio potenziale in applicazioni reali e complesse. Il progetto pone grande attenzione non solo alle prestazioni tecniche, ma anche ai fattori umani. L’obiettivo è che ergoCub non venga percepito come una macchina di controllo, ma come un partner affidabile e di supporto negli ambienti di lavoro quotidiani.
Un possibile scenario applicativo riguarda i contesti industriali e logistici, ad esempio nei magazzini con strutture verticali, dove i sistemi robotici mobili tradizionali raggiungono i loro limiti. In questi ambienti, ergoCub può dimostrare i propri punti di forza nella collaborazione, come il sollevamento e il trasporto congiunto di carichi pesanti o la manipolazione precisa di oggetti complessi.
Anche nel settore sanitario, ergoCub apre nuove prospettive. Sebbene non sia ancora diffuso l’impiego clinico su larga scala, il robot è sviluppato specificamente per supportare il personale medico e assistenziale. In attività fisicamente impegnative, come la movimentazione dei pazienti o l’assistenza alla deambulazione, può contribuire a ridurre lo sforzo fisico e migliorare la sicurezza sul lavoro. Inoltre, ergoCub consente nuove forme di telepresenza e teleoperazione grazie al suo utilizzo come avatar robotico immersivo, permettendo agli operatori di estendere percezione e azione su lunghe distanze.
A ciò si aggiungono funzioni di assistenza collaborativa nella vita quotidiana: il robot è in grado di eseguire semplici azioni cooperative, riconoscere attività umane, manipolare oggetti con entrambe le mani e comprendere semanticamente gli ambienti.
In questo modo, ergoCub dimostra chiaramente la sua ambizione di diventare un partner versatile e integrato in numerosi contesti di vita e di lavoro.
Dal laboratorio alle applicazioni reali
Il passaggio di ergoCub da un ambiente di laboratorio controllato a reali applicazioni industriali o mediche rappresenta una tappa fondamentale nel suo sviluppo. Tuttavia, questa fase comporta notevoli sfide tecnologiche.
Uno dei requisiti principali è l’autonomia energetica. Il prototipo attuale è in grado di funzionare senza cavi per circa un’ora grazie a una batteria agli ioni di litio integrata, un’autonomia sufficiente per ricerca e dimostrazione. Tuttavia, l’impiego pratico come “co-worker” nella logistica o in ambito sanitario richiede tempi di funzionamento significativamente più lunghi ed efficienti.
Altrettanto cruciale è la sicurezza nella collaborazione uomo–robot. Attualmente, molti sistemi umanoidi, incluso ergoCub, si basano ancora su meccanismi di sicurezza esterni e non sono completamente certificati per un’interazione autonoma con gli esseri umani. Per un impiego reale è indispensabile garantire un comportamento sicuro e affidabile anche in situazioni critiche, come guasti di sistema o cambiamenti inattesi dell’ambiente.
Inoltre, lo sviluppo della cosiddetta “embodied AI” sta assumendo un ruolo sempre più centrale. Sebbene approcci moderni come i large language model o i modelli vision-language-action migliorino significativamente le capacità cognitive, la sfida consiste nel combinarli con una comprensione robusta delle interazioni fisiche nel mondo reale.
Solo l’integrazione di efficienza energetica, interazione sicura e intelligenza profondamente incarnata permetterà ai robot umanoidi come ergoCub di superare la fase prototipale e affermarsi come soluzioni affidabili nell’uso quotidiano.