L’unità T-HR3 rientra nell’ampio ventaglio di progetti del gruppo Toyota volti ad esplorare il modo in cui la tecnologia può andare incontro alle esigenze di mobilità degli esseri umani. T-HR3 rappresenta un’evoluzione delle precedenti generazioni di robot umanoidi capaci di suonare strumenti musicali, creati per testare il posizionamento preciso delle articolazioni e dei movimenti pre-programmati. La nuova piattaforma propone funzionalità che assistono l’essere umano in ambienti diversi, dalle mura domestiche alle strutture ospedaliere, nei cantieri edilizi, nelle zone colpite da disastri e addirittura nello spazio.

Akifumi Tamaoki, General Manager della Partner Robot Division: “Il nostro impegno è quello di utilizzare la tecnologia di T-HR3 per la progettazione di robot che siano di aiuto agli esseri umani e che li assistano nelle loro attività quotidiane. Le tecnologie sviluppate per questa piattaforma serviranno in futuro per la creazione di robot capaci di assicurare una mobilità migliore, per tutti.”

T-HR3 è controllato da un Master Maneuvering System che consente al corpo del robot di replicare il movimento delle mani, delle braccia e dei piedi grazie alla mappatura da parte dei controlli indossati dall’operatore, con un visore che visualizza le immagini dalla prospettiva del robot. Le braccia del Master Maneuvering System consentono all’operatore una completa possibilità di movimento che viene poi replicato dalle articolazioni robotiche. L’operatore può inoltre camminare sul posto muovendo i piedi all’interno della sedia in dotazione consentendo all’unità umanoide di spostarsi in avanti e lateralmente. La tecnologia Self-interference Prevention integrata assicura la massima corrispondenza tra i movimenti dell’operatore e quelli del robot.

I motori, i riduttori e i sensori di coppia montati sul T-HR3 e sul Master Maneuvering System (denominati complessivamente Torque Servo Module) sono collegati ad ogni singola articolazione. Questi moduli comunicano i movimenti dell’operatore direttamente alle 29 parti che compongono il corpo dell’automa e ai 16 sistemi di controllo del Master Maneuvering System per garantire movimenti sincronizzati. Il Torque Servo Module è stato sviluppato in collaborazione con la Tamagawa Seiki Co., Ltd. e con la NIDEC COPAL ELECTRONICS CORP. Questa tecnologia rappresenta un ulteriore passo in avanti per Toyota nel campo della robotica, con un sistema di force feedback studiato per restituire le resistenze incontrate dal robot durante l’interazione con gli oggetti.

Il Torque Servo Module consente a T-HR3 di sfruttare appieno le sue funzionalità di base: il Flexible Joint Control, per controllare la forza che il robot applica nel contatto con individui e oggetti; il Whole-body Coordination e il Balance Control, che mantiene il bilanciamento quando l’automa urta un oggetto presente nell’ambiente circostante; il Real Remote Maneuvering, che assicura all’operatore un controllo intuitivo dell’unità. Queste funzioni potranno avere un impatto enorme sulla ricerca e sullo sviluppo della robotica, in particolare per quegli automi che agiscono in ambienti in cui è necessario muoversi ed interagire con la massima precisione.

Dagli anni ’80 ad oggi Toyota è impegnata nello sviluppo di robot industriali che agevolino i processi produttivi. Il Partner Robot beneficia di tale esperienza ed è impostato sulle straordinarie competenze Toyota nel settore Automotive per sviluppare nuove soluzioni di mobilità al servizio di medici, infermieri e pazienti, anziani e individui diversamente abili.

T-HR3 sarà esposto alla Robot Exhibition 2017 presso il Tokyo Big Sight dal 29 novembre al 2 dicembre.

Gill Pratt, CEO del TRI: “Gli ultimi mesi hanno visto un’incredibile accelerazione da parte nostra in fatto di guida autonoma, in particolare relativamente alla salvaguardia delle vite umane, a una migliore accessibilità alla mobilità e alla realizzazione di vetture confortevoli e divertenti da guidare. I nostri team di ricerca hanno puntato inoltre alla progettazione di sistemi robotici sempre più intelligenti al servizio delle persone.”

Per questo Toyota ha deciso di pubblicare una lista completa dei progetti relativi alla mobilità autonoma: un White Paper che spiega la filosofia del brand per quanto riguarda l’approccio alla tecnologia, i programmi di ricerca e i piani a breve termine mirati a sviluppare tecnologie in grado di ridurre drasticamente gli incidenti stradali e allo stesso tempo incrementare le soluzioni di mobilità per le popolazioni di tutto il mondo. Con la diffusione del White Paper, Toyota punta a convincere altri soggetti economici ad abbracciare i valori in essa contenuti, portando così ad una crescita esponenziale delle infrastrutture necessarie.

Il White Paper riassume i concetti delle applicazioni ‘Guardian’ e Chauffeur’, e cioè quelle alla base della ricerca Toyota sulla guida autonoma e del ‘Mobility Teammate Concept’: le interazioni tra vettura e conducente sono da considerarsi alla stregua di quelle tra due amici intimi, che si prendono cura l’uno dell’altro e che non esitano ad aiutarsi reciprocamente in caso di necessità.

Il White Paper è consultabile all’indirizzo www.automatedtoyota.com.

Kiyotaka Ise, Chief Safety Technology Officer e Senior Managing Officer della Toyota Motor Corporation: “La guida autonoma porterà molteplici benefici alla società, ma non dimentichiamo che per noi la priorità è realizzare una mobilità basata sulla sicurezza. Disporre di tecnologie capaci di prevedere il susseguirsi degli eventi nel traffico e di interagire con gli esseri umani: solo così sarà possibile prevenire e ridurre le collisioni a diverse velocità di marcia.”

Oltre a questo, il TRI ha deciso di condividere i progressi ottenuti nelle seguenti tecnologie:

GUIDA AUTONOMA

Dopo aver presentato la ricerca Platform 2.0 nel marzo 2017, il TRI ha rapidamente aggiornato lo studio con quella che è stata definita Platform 2.1. Parallelamente alla creazione di questa innovativa piattaforma, il TRI ha registrato diversi progressi nel campo della Computer Perception, progressi che hanno consentito ai sistemi di guida autonoma di rilevare nei minimi dettagli l’ambiente attorno alla vettura, individuando oggetti e carreggiate al fine di assicurare una guida in tutta sicurezza. Queste nuove architetture risultano più veloci, efficienti e precise: oltre al rilevamento degli oggetti possono infatti fornire anche dati relativi ad altri elementi, come la segnaletica orizzontale e verticale, supportando inoltre lo sviluppo delle mappe, fattore questo chiave per un funzionamento ottimale della guida autonoma.

La Platform 2.1 va inoltre ad ampliare il portafoglio di fornitori del TRI, che include oggi la Luminar con il suo innovativo sistema LIDAR, che assicura un raggio di rilevamento più ampio, un Point Cloud più capillare per determinare la presenza di oggetti tridimensionali, e un campo visivo configurabile in maniera dinamica. Questo significa che i punti di misurazione possono essere concentrati nelle aree in cui la rilevazione risulti di maggiore importanza. Il nuovo LIDAR va a coniugarsi all’attuale sistema di rilevamento per la copertura a 360°. Il TRI auspica l’ingresso di nuovi fornitori non appena questa tecnologia all’avanguardia sarà lanciata sul mercato.

Per quanto concerne la Platform 2.1, il TRI ha progettato una seconda plancia di controllo per il passeggero con sterzo ‘Drive-by-wire’ e pedaliera assolutamente funzionanti. Questo setup consente al team di ricerca di esplorare diversi metodi per il trasferimento del controllo dalla guida umana a quella autonoma in condizioni di guida differenti. Il sistema è inoltre utile per lo sviluppo di algoritmi di apprendimento automatico derivanti dalle competenze di piloti esperti.

Il TRI ha pianificato inoltre un approccio per dimostrare i diversi livelli di guida autonoma all’interno di un veicolo mediante l’utilizzo estensivo di interfacce utente attraverso display, luci colorate e linguaggio tonale utilizzati dalle applicazioni ‘Guardian’ e ‘Chauffeur’. L’istituto sta inoltre provando ad incrementare la consapevolezza situazionale dei conducenti attraverso la visualizzazione sul display multimediale di un Point Cloud relativo a tutto ciò che la vettura incontra nell’ambiente circostante.

Grazie agli enormi progressi in fatto di hardware e software, la Platform 2.1 diventa oggi uno strumento da applicare al collaudo simultaneo delle due applicazioni di guida autonoma ‘Guardian’ e Chauffeur’ ideate dal TRI. ‘Guardian’ è l'elettronica a supporto del conducente, un sistema che controlla costantemente l’ambiente di guida sia interno che esterno ed è pronto ad avvisare l’automobilista relativamente a potenziali pericoli, per poi eventualmente prendere il comando della vettura. ‘Chauffeur’ è un sistema completamente autonomo che secondo le prescrizioni della SAE è sviluppato per il livello 4/5 di guida autonoma. Le due applicazioni adottano lo stesso numero di sensori e telecamere.

La piattaforma include la capacità del ‘Guardian’ di rilevare i livelli di distrazione e sonnolenza del conducente, reagendo autonomamente nel caso in cui il guidatore non dovesse agire sullo sterzo in presenza di una curva. In una situazione del genere il sistema in prima istanza avverte il conducente per poi intervenire sullo sterzo e sul sistema frenante per seguire la curvatura della carreggiata. I test sull’applicazione ‘Chauffeur’ indicano invece come la vettura riesca a guidare autonomamente sulle carreggiate più anguste in diverse condizioni di guida, aggirando oggetti presenti sulla strada e cambiando corsia in presenza di un ostacolo nonostante il sopraggiungere di una vettura nella direzione opposta.

Oltre ai test effettuati sul campo, il TRI sta anche utilizzando la simulazione per nuove e sempre più accurate sfide ingegneristiche.

ROBOTICA E INTELLIGENZA ARTIFICIALE

Il TRI sta anche facendo passi da gigante nel campo della robotica e dell’intelligenza artificiale.

Come parte della ricerca sull’assistenza domestica robotizzata, per mansioni quali il recupero di oggetti caduti in terra, il TRI ha sviluppato nuovi strumenti che consentano ai robot una maggiore destrezza nella manipolazione degli oggetti di uso comune. Il TRI sta applicando inoltre alla robotica i concetti di Intelligenza Artificiale e di Computer Vision, nell’intento di offrire ai robot la capacità di rilevare la presenza di oggetti e di esseri umani, la capacità di collocarli nello spazio e di recuperarli (nel caso di oggetti). I robot potranno quindi comprendere lo spostamento di un oggetto, aggiornandone la posizione, e addirittura riconoscere i volti degli esseri umani registrati nel database.

I progressi nel campo della robotica sono stati resi possibili dalla straordinaria capacità del TRI di ottenere la massima precisione nelle simulazioni per i test fisici. Dopo aver riscontrato l’impossibilità di testare la completezza delle situazioni che un robot potrebbe incontrare nel mondo reale, l’istituto ha deciso di adottare ambienti simulati adattandoli costantemente ai dati raccolti nel mondo reale per offire ai test un’incredibile molteplicità di situazioni.

Il TRI sta inoltre dedicandosi a nuove idee per l’applicazione dell’intelligenza artificiale all’interno di una vettura, per offrire agli occupanti la massima sicurezza, soddisfazione e il massimo del comfort. L’istituto ha progettato un simulatore dotato di Intelligenza Artificiale a bordo della vettura capace di rilevare la postura, la testa, lo sguardo e lo stato emotivo del guidatore per anticiparne le esigenze o i potenziali problemi alla guida. Per esempio, quando il sistema rileva il conducente nell’atto di bere qualcosa oppure un’espressione del volto che possa suggerire un malessere, l’IA Agent potrebbe ipotizzare un’eccessiva calura nell’abitacolo e regolare immediatamente il climatizzatore oppure agire sugli alzacristalli. Se il sistema rileva invece sonnolenza potrebbe suggerire al guidatore una sosta per il caffè e visualizzare le informazioni di navigazione verso la caffetteria più vicina.

Il TRI ha deciso di puntare in primis su tre aziende high-tech estremamente promettenti: Nauto, SLAMcore ed Intuition Robotics. Le Start-up selezionate verranno seguite e supportate con lo scopo di sviluppare le seguenti aree di ricerca:

• Intelligenza Artificiale
• Robotica
• Mobilità Autonoma
• Tecnologia Data & Cloud

Gill Pratt, CEO del TRI: “Toyota nasce come azienda che opera al servizio del genere umano: partendo dal settore tessile per poi puntare a quello Automotive negli anni ’30, passando per l’elettrificazione delle vetture e raggiungere oggi il settore della mobilità autonoma e della robotica. Il TRI sta crescendo in maniera esponenziale, e conosciamo bene l’importanza di espandere le nostre collaborazioni con i migliori talenti imprenditoriali che si affacciano sulla scena. Questa nuova avventura rappresenta per noi un ulteriore passo in avanti, perché è importante che i giovani più talentuosi che condividono con noi l’impegno a migliorare la vita degli esseri umani percepiscano la fiducia del gruppo Toyota.”

Gli investimenti nelle fasi preliminari delle Start-up sono proverbialmente ad altissimo rischio, ma comunque con un potenziale di un ritorno economico ben più elevato. A differenza dai tradizionali fondi di Venture Capital, i quali identificano esclusivamente i target di investimento considerando le idee personali degli imprenditori, questo progetto persegue un modello “Call & Response”, che identifica in fase preliminare le sfide imprenditoriali chiave per poi sostenere la nascita di nuove aziende che si offrano di risolverle.

Jim Adler, Vice Presidente TRI per l’area Data & Business Development, assumerà il ruolo di Managing Director del progetto Toyota AI Ventures.

Queste le parole di Adler: “Sappiamo di non avere la risposta a qualsiasi quesito. Molte delle tecnologie all’avanguardia affermatesi negli ultimi anni sono state concepite nell’ambito delle Start-up, e per questo vogliamo sostenere questo universo incredibilmente rigoglioso. Una tra le sfide più difficili che un imprenditore deve affrontare è la consapevolezza di aver trovato il prodotto giusto per il giusto mercato: noi possiamo aiutarli a superare le incertezze iniziali, con finanziamenti che consentano loro di fare le scelte migliori, perché il loro successo è anche il nostro successo.”

Profili delle aziende

Nauto, un’azienda della Silicon Valley la cui missione è produrre sistemi in grado di trasformare ogni auto in una “Smart Car”, dotata di un dispositivo sul parabrezza per monitorare l'ambiente circostante, prevenire incidenti, migliorare la condotta di chi è al volante e acquisire i dati condivisi all’interno del suo Cloud informatico. Nell’agosto del 2016 il TRI ha partecipato al progetto Nauto, un investimento totale pari a 12 milioni di dollari.

La britannica SLAMcore è invece una società focalizzata sullo sviluppo della cosiddetta Simultaneous Localization And Mapping (algoritmi utilizzati nel tracciamento dei veicoli autonomi, dei droni oppure dei sistemi di realtà aumentata/realtà virtuale). Una Start-up che affronta questa sfida puntando prevalentemente all’efficienza, un fattore di fondamentale importanza per la mobilità autonoma data l’esigenza di massimizzare le potenzialità della locomozione. Il TRI ha partecipato alla fase Seed del finanziamento di SLAMcore nel marzo 2017.

Infine la israeliana Intuition Robotics, leader nello sviluppo di robotica dedicata all'assistenza degli anziani, incluso il progetto ElliQ. La tecnologia partorita dall’azienda nasce per migliorare la vita di milioni di anziani rendendo più semplice il loro rapporto con la famiglia e con gli amici, in maniera accessibile ed intuitiva, promuovendo allo stesso tempo uno stile di vita più attivo: un progetto in cui sono già stati versati 14 milioni di dollari (circa 12 milioni di euro) in investimenti nel maggio del 2017.

Ulteriori informazioni sul progetto Toyota AI Ventures sono disponibili all’indirizzo http://Toyota-AI.ventures.

Il Welwalk WW-1000 dispone di molteplici funzioni di supporto alla riabilitazione basate sulla teoria dell’apprendimento motorio, inclusa la capacità di adattare il livello di difficoltà alle caratteristiche del paziente e di fornire i feedback relativi ai movimenti dei singoli pazienti. La struttura semplice e funzionale del robot assicura la massima fruibilità in tutti i contesti clinici.

Toyota lavora nel campo robot industriali dagli anni ’80, applicando lo sviluppo delle tecnologie progettate per il settore Automotive alla realizzazione dei cosiddetti Partner Robot.

Partendo dal concetto basilare di Partner Robot, una tecnologia che consenta “la libera mobilità e la gioia dell’autonomia per chiunque”, e in linea con la questione dell’invecchiamento della popolazione giapponese, Toyota sta sviluppando una molteplicità di tecnologie relative alle quattro aree principali del settore: Senior Life Support, Medical Support, Personal Life Support e Welfare Support. Gli sviluppi in queste quattro aree aiuteranno a migliorare l’assistenza agli anziani consentendo loro di vivere in maniera più autonoma, incrementando inoltre il sostegno all’ambiente infermieristico.

Lo sviluppo della riabilitazione robotica nel campo del Medical Support è iniziato alla fine del 2007 con la collaborazione con il Fujita Health University Hospital di Toyoake, nella Prefettura di Aichi, dove nel 2011 sono iniziati i primi progetti pilota. Tra il 2014 e la fine di marzo 2017, i robot Walk Training Assist sono stati installati in 23 strutture ospedaliere per la ricerca clinica in tutto il Giappone.

I feedback da parte di pazienti e infermieri coinvolti nelle ricerche cliniche indicano come questo robot abbia il potenziale per facilitare il recupero motorio degli arti inferiori, per questo il suo utilizzo come dispositivo medico è stato oggi approvato e certificato ufficialmente. Toyota punta a poter noleggiare 100 unità del robot Welwalk WW-1000 entro l’autunno del 2017.

Panoramica del Welwalk WW-1000