Ogni anno migliaia di carpentieri si feriscono le mani e le dita svolgendo lavori pericolosi come segare.

Nel tentativo di ridurre al minimo gli infortuni e lasciare che i carpentieri si concentrino sulla progettazione e su altre attività più ampie, un team del Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL) del MIT ha creato AutoSaw, un sistema che consente ai non esperti di personalizzare diversi oggetti che possono poi essere costruiti con l'aiuto di robot.

Gli utenti possono scegliere tra una gamma di modelli per sedie progettati da falegname, banchi, e altri mobili. Il team afferma che AutoSaw potrebbe essere utilizzato per progetti grandi come una terrazza o un portico.

"Se stai costruendo un mazzo, devi tagliare grandi sezioni di legname alla lunghezza, e questo viene spesso fatto in loco, " afferma Jeffrey Lipton, postdoc CSAIL, che era un autore principale di un documento correlato sul sistema. "Ogni volta che avvicini una mano a una lama, sei a rischio. Per evitarlo, abbiamo ampiamente automatizzato il processo utilizzando un seghetto alternativo e un seghetto alternativo."

Il sistema offre anche flessibilità per la progettazione di mobili che si adattino a case e appartamenti con vincoli di spazio. Per esempio, potrebbe consentire a un utente di modificare una scrivania per infilarsi in un soggiorno a forma di L, o personalizza un tavolo per adattarlo a una microcucina.

"I robot hanno già permesso la produzione di massa, ma con l'intelligenza artificiale (AI) hanno il potenziale per consentire la personalizzazione di massa e la personalizzazione in quasi tutto ciò che produciamo, " afferma Daniela Rus, direttrice e co-autrice di CSAIL. "AutoSaw mostra questo potenziale per un facile accesso e personalizzazione nella falegnameria".

La carta, che sarà presentato a maggio alla International Conference on Robotics and Automation (ICRA) a Brisbane, Australia, è stato co-scritto da Lipton, Russia, e dottorato di ricerca studentessa Adriana Schulz. Altri coautori includono il professor Wojciech Matusik del MIT, dottorato di ricerca studente Andrew Spielberg, e studente universitario Luis Trueba.

Come funziona

Il software non è un concetto estraneo per alcuni falegnami. "Computer Numerical Control" (CNC) può convertire i disegni in numeri che vengono inviati a strumenti appositamente programmati per l'esecuzione. Però, le macchine utilizzate per la fabbricazione CNC sono generalmente grandi e ingombranti, e gli utenti sono limitati alle dimensioni degli utensili CNC esistenti.

Di conseguenza, molti falegnami continuano ad usare i seghetti, seghetti alternativi, e altri utensili manuali a basso costo, facile da spostare, e semplice da usare. Questi strumenti, mentre utile per la personalizzazione, ancora mettere le persone ad alto rischio di lesioni.

AutoSaw si avvale di conoscenze esperte per la progettazione, e robotica per le operazioni di taglio più rischiose. Utilizzando il sistema CAD esistente OnShape con un'interfaccia di modelli di progettazione, gli utenti possono personalizzare i loro mobili per cose come dimensioni, robustezza, ed estetica. Una volta finalizzato il disegno, viene inviato ai robot per assistere nel processo di taglio utilizzando il seghetto alternativo e il seghetto alternativo.

Per tagliare il legname, il team ha utilizzato un software di tracciamento 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 alternativo attaccato per tagliare legname di qualsiasi forma su una tavola. Per il trito, il team ha utilizzato due Kuka youBot per sollevare la trave, posizionarlo sul seghetto alternativo, e taglia.

"Abbiamo aggiunto pinze morbide ai robot per dare loro maggiore flessibilità, come quella di un falegname umano, " dice Lipton. "Ciò significava che potevamo fare affidamento sulla precisione degli utensili elettrici invece che sui robot dal corpo rigido".

Dopo che i robot hanno finito di tagliare, l'utente poi assembla il nuovo mobile seguendo le istruzioni passo passo del sistema.

Democratizzare i mobili su misura

Durante il test del sistema, le simulazioni delle squadre hanno mostrato che potevano costruire una sedia, capannone, e ponte. Usando i robot, il team ha anche realizzato un tavolo con una precisione paragonabile a quella di un essere umano, senza che una vera mano si avvicini mai a una lama.

"Ci sono stati molti recenti risultati dell'IA negli ambienti virtuali, come suonare a Go e comporre musica, "dice Hod Lipson, professore di ingegneria meccanica e scienza dei dati alla Columbia University. "Sistemi che possono funzionare in ambienti fisici non strutturati, come questo sistema di carpenteria, sono notoriamente difficili da realizzare. Questo è davvero un affascinante passo avanti".

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

"Il nostro obiettivo è democratizzare la personalizzazione dei mobili, " dice Schulz. "Stiamo cercando di aprire un regno di opportunità in modo che gli utenti non siano vincolati a ciò che hanno acquistato a Ikea. Anziché, possono fare ciò che meglio si adatta alle loro esigenze."

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione di MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un popolare sito che copre notizie sulla ricerca del MIT, innovazione e didattica.