Robotica e Produzione Additiva nel 2023

È stato un anno straordinario per il progresso tecnologico, con scoperte rivoluzionarie nel campo del calcolo quantistico e del 5G, della realtà aumentata/realtà virtuale, dei grandi modelli linguistici e dell’intelligenza artificiale (IA). Il panorama tecnologico è stato trasformato radicalmente da queste innovazioni rivoluzionarie.

Oggi parleremo di due settori di spicco, la Robotica e la Produzione Additiva, per vedere dove ci stiamo dirigendo.

La robotica ha vissuto un 2023 particolarmente entusiasmante con l’emergere di nuove tecnologie, mentre gli sviluppatori hanno continuato a spingere i confini di ciò che i robot possono fare. Tutti questi progressi nel settore indicano che la robotica sta diventando la tecnologia dominante nel panorama tecnologico in continua evoluzione, rivoluzionando il modo in cui lavoriamo, viviamo e ci divertiamo, diventando una parte essenziale delle nostre vite.

Poi c’è la produzione additiva (AM) o produzione a strati additiva (ALM), che riguarda la stampa 3D. È un processo controllato da computer per depositare materiali, solitamente a strati, per creare oggetti a partire da dati di modelli tridimensionali.

Quindi, vediamo gli sviluppi più importanti realizzati in questi due settori nel 2023!

I Robot Umanoidi Guidano la Robotica 

La robotica è il campo che si occupa della concezione, progettazione, costruzione e utilizzo di robot per eseguire compiti tipicamente svolti dagli esseri umani. Qui, i robot sono macchine operative automaticamente che spesso svolgono compiti semplici e ripetitivi in modo autonomo.

Quest’anno, abbiamo visto diversi robot dall’aspetto umano, chiamati robot umanoidi, fare notizia. Sono chiamati robot umanoidi perché sono simili alla forma del corpo umano e tipicamente hanno un torso, una testa, braccia e due gambe. Principalmente, questi robot sono costruiti per interagire con gli strumenti umani e sono utilizzati anche per ispezioni e manutenzioni. Le ultime iterazioni di questi robot possono parlare, camminare e lavorare come gli esseri umani.

Alcuni dei robot umanoidi più popolari includono Nadine della società giapponese Kokoro, un robot empatico con personalità, umore ed emozioni che stabilisce contatto visivo e risponde ai saluti. Geminoid DK è un altro umanoide ultra‑realistico che assomiglia a un essere umano. Humanoid Junco Chihira è stato creato da Toshiba, lavora in un centro informazioni turistiche e possiede capacità di riconoscimento vocale. Poi c’è Jia Jia, che può tenere una conversazione normale con espressioni facciali microbiche grazie a algoritmi di generazione del parlato e tecnologie di riconoscimento facciale.

Non possiamo dimenticare Sophia, considerata il robot umanoide più avanzato. Debuttata nel 2016 e progettata da Hanson Robotics, Sophia è il primo cittadino‑robot del mondo ed è anche ambasciatrice dell’innovazione robotica per il programma di sviluppo delle Nazioni Unite. È stata creata con l’obiettivo di realizzare un robot capace di acquisire competenze sociali, quindi è dotata di reti neurali e IA per riconoscere i volti umani e comprendere i loro gesti ed emozioni.

L’agenzia spaziale NASA ha inoltre sviluppato il proprio robot umanoide chiamato Valkyrie, alto 6 piedi e 2 pollici (circa 1,88 m) e pesa 300 libbre (136 kg). Questo robot bipede è ora nelle fasi finali di test presso il Johnson Space Center della NASA in Texas. Il robot è progettato per operare in ambienti danneggiati o degradati, cioè aree colpite da disastri naturali.

Robot come Valkyrie potranno anche operare nello spazio un giorno, con Shaun Azimi, leader del team NASA Dexterous Robotics, che afferma che nello spazio i robot umanoidi potrebbero gestire compiti rischiosi così gli astronauti possono concentrarsi sull’esplorazione e la scoperta. Con ciò, l’idea non è sostituire gli equipaggi umani ma far sì che i robot umanoidi svolgano il lavoro “noioso, sporco e pericoloso”, come pulire i pannelli solari o ispezionare le apparecchiature difettose di un veicolo spaziale, mentre gli esseri umani si concentrano su “attività di livello superiore”.

Per questo, la NASA ha collaborato con aziende di robotica come Apptronik, con sede in Texas, che sta sviluppando Apollo con la capacità di essere “online 22 ore al giorno” per eseguire compiti orientati alla catena di approvvigionamento in magazzini e impianti di produzione e, in futuro, passare al retail per la consegna e, poi, allo spazio. Apptronik prevede di iniziare a fornire questi robot alle aziende nell’anno successivo.

Oltre a tutto ciò, altri robot umanoidi emersi quest’anno includono Optimus di Tesla, H1 di Unitree, Phoenix di sesta generazione di Sanctuary AI e Figure 01 di Figure AI. Infatti, la Cina ha recentemente annunciato i suoi piani per produrre in massa robot umanoidi entro il 2025. Nel frattempo, Agility Robotics sta costruendo una fabbrica, “RoboFab”, per produrre fino a 10.000 robot all’anno. Il gigante dell’e‑commerce Amazon ha anche iniziato a condurre i primi test commerciali di un robot umanoide.

Boston Dynamics sta facendo un ottimo lavoro in questo ambito. Scopriamo di più su di loro.

1. Boston Dynamics 

Nel mondo dei robot umanoidi, Boston Dynamics è il nome più noto, che all’inizio di quest’anno ha pubblicato video del suo robot Atlas che correva, raccoglieva assi e lanciava un sacco di attrezzi in un cantiere simulato. Secondo Ben Stephens, responsabile del controllo di Atlas, c’è ancora molta strada da fare perché i robot bipedi possano lavorare fianco a fianco con gli esseri umani in modo affidabile, ma “questo è il futuro della robotica”.

Fondata nel 1992 come spin‑off del MIT, Boston Dynamics è un’azienda di progettazione robotica che sviluppa anche software per simulazione e addestramento umano. La missione dell’azienda è concepire e creare robot eccezionali che riducano i pericoli e gli aspetti fisicamente difficili del lavoro e migliorino la vita delle persone. 

Il suo robot umanoide Atlas, definito “il robot umanoide più dinamico al mondo”, consente a Boston Dynamics di spingere i limiti della mobilità dell’intero corpo e della manipolazione bimanuelle. Atlas è usato per esplorare il potenziale della forma umanoide e dimostra gli sforzi dell’azienda nello sviluppo della prossima generazione di robot con mobilità, percezione e intelligenza.

IA per l’Interazione Uomo‑Robot

L’intelligenza artificiale, o IA, ovvero l’intelligenza delle macchine o del software, ha registrato un enorme progresso quest’anno, diventando una forza trainante nella trasformazione di molti settori, inclusa la robotica. Attraverso il machine learning, l’IA consente ai robot di apprendere ed eseguire compiti specifici. 

Le tecniche IA sono in realtà necessarie affinché i robot possano comprendere il comportamento umano, i gesti e il linguaggio del corpo e esprimere emozioni. I ricercatori utilizzano tecniche come il riconoscimento delle emozioni, il riconoscimento vocale e i modelli linguistici predittivi non solo per migliorare la comunicazione robotica, ma anche per interagire in modo più emotivamente intelligente.

I progressi nell’IA conferiscono ai robot capacità cognitive precedentemente impossibili, rendendo i robot potenziati dall’IA indispensabili in una varietà di settori. Questa intersezione tra robotica e IA sta anche dando vita a nuovi settori, con il mercato dell’IA robotica attualmente di poco più di 15 miliardi di dollari e previsto in crescita a 36,78 miliardi entro la fine di questo decennio. 

L’IA è effettivamente applicata nella robotica in molti modi, a partire dal machine learning. Imparando da dati ed esperienze, essenziali per compiti che richiedono il riconoscimento di pattern, le prestazioni dei robot possono essere migliorate. I robot utilizzano anche la visione artificiale alimentata dall’IA per analizzare informazioni visive, fondamentale per riconoscere oggetti, persone e ostacoli che li aiutano a orientarsi. 

Gli algoritmi IA supportano ulteriormente i robot nella definizione dei percorsi migliori per navigare nei loro ambienti complessi, migliorando la loro finezza grazie al controllo preciso di bracci e pinze e consentendo decisioni autonome per adattarsi a situazioni dinamiche senza richiedere un intervento umano continuo. 

L’integrazione dell’elaborazione del linguaggio naturale (NLP) permette ai robot di comprendere i comandi umani e rispondere meglio, aumentando il loro valore nelle interazioni uomo‑robot e rendendoli più user‑friendly. In questo ambito, ChatGPT di OpenAI, la più grande storia nella robotica, automazione e IA quest’anno, ha segnato una nuova era nell’interazione uomo‑computer. 

ChatGPT è uno strumento NLP basato sulla tecnologia IA che consente di avere conversazioni simili a quelle umane con un chatbot. In pochi mesi, ChatGPT ha raggiunto 100 milioni di utenti, il che ha portato numerose aziende a rilasciare i propri programmi di IA generativa. Altri grandi modelli linguistici (LLM) — che realizzano IA generativa o IA conversazionale — includono il Gemini LLM di Google, che alimenta Bard, l’Olympus di Amazon e il Llama 2 di Meta.

Questo sviluppo nell’IA generativa ha aperto nuove possibilità nell’industria della robotica. Ad esempio, all’inizio di quest’anno Microsoft ha potenziato ChatGPT per controllare un braccio robotico e navigare un drone aereo. L’azienda ha anche annunciato piani per sviluppare robot alimentati da GPT e utilizzare l’IA generativa nella creazione di robot. Contemporaneamente, ricercatori in Svizzera e nei Paesi Bassi hanno usato le intuizioni di ChatGPT per sviluppare un robot raccoglitore di pomodori. Poi c’è Agility Robotics, che ha esplorato l’uso di LLM per controllare il suo robot di manipolazione mobile, Digit.

Come abbiamo visto, l’IA sta contribuendo a elevare le capacità dei robot rendendoli più flessibili, intelligenti e competenti nell’esecuzione di vari compiti. Sta anche rendendo possibile per i robot riconoscere i gesti umani, comprendere le intenzioni e fornire risposte appropriate, consentendo una collaborazione più efficiente e sicura tra esseri umani e robot.

Clicca qui per l’elenco delle migliori azioni di robotica chirurgica.

2. Hanson Robotics

Questa azienda di IA e robotica crea macchine socialmente intelligenti ed è dietro la rinomata Sophia the Robot. Hanson Robotics è coinvolta nella scienza dei materiali, nella robotica, nella ricerca e sviluppo dell’IA e nel design esperienziale per “dare vita ai robot” non solo come prodotti utili ma anche come personaggi coinvolgenti.

Nel novembre 2023, l’azienda di robotica con sede a Hong Kong ha sviluppato il primo robot umanoide AI al mondo, Mika, in collaborazione con la società di lifestyle di lusso Dictador. Mika è entrata a far parte di Dictador come CEO per essere “responsabile del progetto Arthouse Spirits DAO e della comunicazione con la comunità DAO” per conto dell’azienda.

Non è tutto. Mika ha anche ricevuto il titolo di Professore Onorario durante l’Inaugurazione dell’Università Collegium Humanum 2023/24 e ha tenuto un discorso evidenziando i progressi nel campo dell’IA. David Hanson, CEO di Hanson Robotics, ha sottolineato l’importanza di “umanizzare” la tecnologia IA e che l’IA deve essere insegnata a “prendersi cura delle persone”.

Stampanti 3D Avanzate

Mentre la prima tecnologia di stampa 3D è stata inventata nei primi anni ’80, è cresciuta notevolmente negli ultimi anni, con una dimensione di mercato globale pari a $18.33 bln in 2022. Questo mercato è previsto crescere fino a quasi 100 miliardi di dollari entro il 2032.

Quando le aziende hanno iniziato a offrire stampanti 3D a basso costo per i consumatori negli anni 2010, in combinazione con il clamore mediatico, giganti come General Electric e Hewlett Packard sono entrati nello spazio, e ora l’industria sta vedendo applicazioni reali in settori come:

• Prototipazione e sviluppo di prodotto
• Produzione
• Medicina
• Aerospazio
• Costruzione
• Automotive
• Istruzione
• Ricerca e altro

In questo modo, sta sconvolgendo i mercati tradizionali per aiutare altre aziende ad accelerare la finalizzazione del design, produrre di più e innovare più rapidamente. 

Nel mondo della produzione additiva o stampa 3D, le aziende stanno lavorando per migliorare le prestazioni delle stampanti 3D per consentire processi e casi d’uso specifici. I progressi in questo campo stanno riducendo i requisiti energetici per i processi di produzione additiva e migliorando il movimento delle stampanti. Questi miglioramenti portano a una riduzione dei costi di stampa 3D e aiutano la tecnologia a guadagnare una più ampia accessibilità. 

Dato il successo delle stampanti 3D e l’innovazione che è lo standard nella produzione additiva, molte startup stanno lavorando per migliorare la tecnologia. Ad esempio, la startup finlandese Brinter ha creato una bioprinter modulare per le industrie mediche e delle scienze della vita. La loro bioprinter supporta una gamma di bioinchiostri e include una luce UV integrata per la disinfezione, consentendo ai ricercatori di stampare organi, modelli di cancro e farmaci personalizzati. 

Negli Stati Uniti, la startup Verde Mantis ha sviluppato una stampante 3D da tavolo facile da usare e con modalità plug‑and‑print. Questa stampante presenta anche una fotocamera integrata, una piattaforma auto‑livellante e un modulo Raspberry Pi.

Altri progressi nelle stampanti 3D includono la tecnologia Hybrid PhotoSynthesis (HPS) che combina SLA (laser) e DLP per sfruttare la loro risoluzione e velocità, aiutando a ottenere risultati migliori nella stampa 3D a resina. Oltre a migliorare la stampante stessa, le aziende stanno sviluppando nuovi materiali. 

UpNano è una di queste aziende che ha creato UpFlow per la stampa micro‑3D di dispositivi microfluidici sul suo stampante, consentendo alla startup medtech Fertilis di sviluppare un dispositivo di coltura cellulare per il mercato IVF.

Automazione, avanzamenti nel software, stampa 3D metallica e l’ascesa della catena di fornitura digitale sono altre tendenze in questo settore. Tuttavia, rimangono sfide sotto forma di difficoltà di scalabilità, limitazioni tecnologiche e costi di attrezzature, materiali e pre‑ e post‑processamento.

La stampa 3D sta finalmente ricevendo i riflettori dopo essere stata nell’ombra per molto tempo, il che, secondo i suoi sostenitori, può alla fine produrre in massa tutto, dai componenti aeronautici alle attrezzature mediche.

3. Stratasys

Fondata nel 1989, Stratasys è nota per produrre soluzioni per vari settori e vanta il suo fondatore come creatore di una delle prime stampanti 3D. L’azienda quotata in borsa ha una capitalizzazione di mercato di 1 miliardo di dollari, con le azioni che scambiano a 14,51 $, in crescita del 22,34 % quest’anno. Il fatturato degli ultimi 12 mesi (TTM) è di 630,579 milioni, con un EPS (TTM) di -1,61, un P/E (TTM) di -9,03 e un ROE (TTM) di -4,82 %.

Recentemente, l’azienda ha ricevuto un’offerta di acquisizione non sollecitata da Nano Dimension Ltd. per tutte le azioni che attualmente non possiede, a 16,50 $ per azione in contanti, conferendo all’azienda una valutazione di 1,1 miliardi di dollari. Questo è avvenuto dopo che Stratasys ha terminato la fusione proposta da 1,8 miliardi di dollari con Desktop Metal a causa del rifiuto della maggioranza degli azionisti. Nano Dimension possiede circa il 14 % delle azioni dell’azienda e ha effettuato più tentativi quest’anno per acquisire le azioni rimanenti.

Per quanto riguarda l’ultima stampante Fusion Deposition Modeling (FDM) dell’azienda, la F3300, progettata per la scalabilità, Stratasys ha collaborato con ATI per costruire un cambiatore di utensili personalizzato che consente all’utente di impiegare uno dei quattro estrusori alla volta. Offre all’utente maggiore flessibilità riguardo alla ridondanza degli estrusori e la possibilità di stampare più colori in un unico pezzo e incorporare due diverse risoluzioni. L’azienda ha annunciato che Toyota sarà il suo primo cliente ad acquistare la nuova stampante 3D Stratasys F3300.

Clicca qui per l’elenco delle migliori azioni di stampa 3D e produzione additiva.

Conclusione

Il mondo sta cambiando a un ritmo veloce e, con ciò, le aziende di produzione additiva continuano a sviluppare materiali su misura e a migliorare le prestazioni delle stampanti 3D, mentre il mondo della robotica sta assistendo a scoperte che li rendono più intelligenti e consentono loro di interagire con gli esseri umani in modo più efficiente.

Ci possiamo aspettare di vedere prodotti ancora più sofisticati in futuro, con i progressi in entrambi i campi che hanno il potenziale di cambiare molti settori, fornire nuove opportunità di impiego e istruzione e migliorare la nostra vita quotidiana.