Vi presentiamo Vulcan: Il primo robot Amazon dotato di capacità tattile

La prossima volta che ti cade una moneta a terra, fermati un attimo a riflettere su come fai a raccoglierla. Magari il tuo udito ti aiuta a capire in che direzione è rimbalzata. La vista ti permette di individuarla con precisione. E poi, nell’ultimo gesto — il più delicato — è il tatto a guidarti: ti dice esattamente quando chiudere le dita e come accompagnare la moneta nel palmo della mano o nella tasca.

Ciò che per molti esseri umani è naturale, per la maggior parte dei robot resta una sfida insormontabile. Nonostante si siano ottenuti risultati impressionanti — come battere campioni di scacchi, guidare autonomamente nel traffico cittadino o aspirare ogni singolo pelo di cane da un tappeto — la maggior parte dei robot rimane priva di sensibilità. E non solo in senso emotivo.

«Il robot tipico è insensibile e muto», afferma Aaron Parness, direttore del reparto Robotica e Intelligenza Artificiale di Amazon, riferendosi in particolare ai robot impiegati in contesti commerciali. «In passato, quando un robot industriale entrava in contatto con qualcosa in modo imprevisto, reagiva con un arresto di emergenza — oppure proseguiva, sfondando l’ostacolo. Spesso, non è nemmeno consapevole di aver urtato qualcosa, perché non è in grado di percepirlo».

Oggi, in occasione del nostro evento Delivering the Future a Dortmund, in Germania, abbiamo presentato un robot che non è né insensibile né privo di intelligenza. Frutto di importanti progressi nel campo della robotica, dell’ingegneria e dell’intelligenza artificiale fisica, Vulcan è il primo robot sviluppato da Amazon a possedere un vero senso del tatto.

«Vulcan rappresenta un passo avanti fondamentale nel campo della robotica», afferma Aaron Parness. «Non si tratta solo di vedere il mondo, ma di percepirlo: è questa capacità tattile che abilita funzioni che, fino a oggi, erano semplicemente fuori dalla portata dei robot».

E l’impatto è già tangibile. Vulcan sta trasformando il modo in cui operiamo all’interno dei nostri centri logistici, rendendo il lavoro più sicuro e agevole per i dipendenti, e allo stesso tempo aumentando l’efficienza nell’evasione degli ordini dei clienti.

«Lavorare con Vulcan ha reso le operazioni di prelevamento e stoccaggio più fluide e sostenibili dal punto di vista ergonomico», racconta Kari Freitas Hardy, operatore di magazzino presso il centro logistico GEG1 di Spokane, Washington. «È entusiasmante vedere quanti miei colleghi abbiano acquisito nuove competenze e siano passati a ruoli più tecnici — esattamente come è successo a me — grazie al contatto diretto con queste nuove tecnologie nei nostri siti.»

Vulcan non è il nostro primo robot in grado di raccogliere oggetti. Sistemi come Sparrow, Cardinal e Robin già impiegano la visione artificiale e ventose per movimentare prodotti singoli o confezioni preparate dai nostri operatori di magazzino. Allo stesso modo, robot come Proteus, Titan ed Hercules sollevano e trasportano interi carrelli di merce all’interno dei nostri centri logistici.

Tuttavia, ciò che rende Vulcan davvero innovativo è il senso del tatto: la capacità di percepire il momento e il modo in cui entra in contatto con un oggetto. Questa sensibilità apre nuove possibilità per ottimizzare le operazioni, migliorare i nostri posti di lavoro e i nostri centri.

Nei nostri centri di distribuzione, massimizziamo l’efficienza utilizzando contenitori rivestiti in tessuto suddivisi in scomparti di circa mezzo metro quadrato, ciascuno dei quali può contenere fino a 10 articoli. Prelevare o stoccare un oggetto in questi spazi ristretti e affollati è sempre stato una sfida per i robot che non possiedono la naturale destrezza degli esseri umani.

Vulcan è il nostro primo robot in grado di operare con una finezza paragonabile a quella umana. Vulcan può facilmente manipolare gli oggetti all'interno di questi scomparti per fare spazio a ciò che sta stoccando, grazie alla sua capacità di percepire quando entra in contatto con un oggetto e quanta forza sta applicando. Ciò gli consente di maneggiare gli articoli senza danneggiarli. Se un essere umano affida questo compito alla destrezza dei pollici e delle dita, ricche di recettori sensoriali, Vulcan svolge lo stesso compito utilizzando uno strumento all’estremità del braccio robotico che ricorda, visivamente, un righello fissato a una piastra per capelli. Questo sistema è dotato di sensori di force feedback, che forniscono un feedback continuo sull’intensità della presa o della spinta, permettendo a Vulcan di restare sempre al di sotto della soglia di rischio di danni potenziali.

La punta del righello può spostare delicatamente gli oggetti già presenti nello scomparto, creando lo spazio necessario per aggiungerne di nuovi. Le due “spatole” della piastra afferrano il nuovo oggetto, regolando la forza di presa in base a dimensioni e forma, per poi rilasciarlo con precisione nel cestino grazie a nastri trasportatori integrati.

Per quanto riguarda la fase di prelevamento, Vulcan impiega un altro braccio dotato di telecamera e ventosa. La fotocamera analizza lo scomparto, identifica l’articolo da afferrare e seleziona il punto di presa ottimale. Durante l’operazione, la telecamera verifica in tempo reale che l’oggetto giusto sia stato prelevato — e solo quello — evitando il rischio di “co-estrazione”, cioè il sollevamento involontario di altri oggetti non desiderati.

Grazie a queste capacità, Vulcan è oggi in grado di gestire circa il 75% dei milioni di prodotti disponibili nel nostro inventario. Inoltre, è in grado di riconoscere autonomamente quando non può completare un’azione e, in quei casi, richiedere l’intervento di un operatore, favorendo una collaborazione efficiente tra uomini e macchine.

Tutto questo lavoro non è finalizzato solo all’efficienza operativa: il nostro obiettivo è anche migliorare la sicurezza e l’ergonomia per chi lavora nei nostri centri logistici. Nei nostri centri logistici di Spokane (Washington) e Amburgo (Germania), Vulcan è già in funzione per prelevare e stoccare articoli nelle file superiori dei pod che contengono l’inventario. Queste file, posizionate ad un’altezza che può raggiungere il metro e ottanta, in passato richiedevano l’uso di scale da parte dei dipendenti — un’attività impegnativa, meno ergonomica e potenzialmente più rischiosa rispetto alle operazioni effettuate all'altezza della vita. Vulcan si occupa anche delle file posizionate più in basso, appena sopra il pavimento, consentendo così agli operatori di magazzino di concentrarsi sulle aree di lavoro più comode.

«Vulcan lavora fianco a fianco con i nostri dipendenti, e insieme raggiungiamo risultati migliori di quelli ottenibili separatamente», afferma Parness.

Questa applicazione è solo l’ultima dimostrazione di come concepiamo e applichiamo l’innovazione tecnologica. Negli ultimi dodici anni, abbiamo integrato oltre 750.000 robot nei centri logistici Amazon, progettati per supportare i nostri dipendenti a lavorare in modo sicuro ed efficiente occupandosi di parti fisicamente impegnative del processo di evasione degli ordini.

Nel frattempo, questi robot — oggi coinvolti nell’evasione di circa il 75% degli ordini dei clienti Amazon — hanno contribuito alla nascita di centinaia di nuove figure professionali all’interno dell’azienda, dai supervisori del floor robotico ai tecnici specializzati nella manutenzione e nell’affidabilità dei sistemi. Per accompagnare questa trasformazione, offriamo programmi di formazione come Career Choice, pensati per supportare i nostri collaboratori nell’acquisizione di nuove competenze e nel passaggio verso ruoli altamente qualificati nel settore della robotica e delle tecnologie avanzate.

La tecnologia di Vulcan non è frutto del caso. Si integra perfettamente con il nostro approccio alla robotica ed è un esempio concreto del nostro modo di innovare: partiamo da problemi importanti e troviamo o sviluppiamo soluzioni, non creiamo tecnologie interessanti e poi cerchiamo modi per usarle.

Vulcan nasce dalla consapevolezza che ogni volta che un nostro dipendente utilizza una scala per raggiungere le parti superiori dei pod, sta svolgendo un’attività meno efficiente e meno ergonomica. L'aggiunta di un robot a questo processo ha richiesto anni di lavoro su ogni tipo di tecnologia: dai sensori di force feedback, che permettono di regolare con precisione la forza applicata, a una “mano” robotica capace di maneggiare con cura milioni di oggetti diversi. Abbiamo progettato strumenti per spingere e posizionare scatole e sacchetti di ogni forma e dimensione, e integrato un sistema di visione stereo per individuare, in tempo reale, gli spazi disponibili all’interno dei contenitori.

Il progetto ha richiesto anche l’applicazione di una nuova generazione di intelligenza artificiale fisica, con algoritmi in grado di determinare quali oggetti Vulcan può gestire in sicurezza, individuare spazi disponibili all’interno dei contenitori e riconoscere articoli dalle forme e dimensioni più varie — dai tubetti di dentifricio alle scatole di graffette, e molto altro. Non è stato possibile affidarsi esclusivamente a simulazioni virtuali: l’intelligenza artificiale di Vulcan è stata addestrata attraverso dati fisici, che incorporano il tocco e il force feedback. Ha affrontato migliaia di scenari concreti, dal sollevamento di calzini allo spostamento di dispositivi elettronici delicati.

Vulcan impara persino dai propri errori, costruendo una comprensione sempre più raffinata del comportamento degli oggetti al tatto — un processo simile a quello con cui imparano i bambini. Questo significa che continuerà a diventare più intelligente, preciso e capace nel tempo.

Il risultato, afferma Parness, è «una tecnologia che tre anni fa sembrava impossibile ma ora è destinata a contribuire a trasformare le nostre attività logistiche».

Questa trasformazione non è guidata solo dalle capacità di Vulcan, ma anche dalla nostra capacità di scalare le migliori soluzioni a livello Amazon. Nei prossimi due anni, prevediamo di implementare i sistemi Vulcan in diversi siti logistici in Europa e negli Stati Uniti.

«La nostra visione è quella di estendere questa tecnologia all’interno della nostra rete logistica, con l’obiettivo di migliorare l’efficienza operativa, la sicurezza sul luogo di lavoro e supportare i nostri dipendenti, riducendo il carico delle attività fisicamente più impegnative», afferma Aaron Parness. Un’efficienza operativa superiore significa essere in grado di fornire il prodotto giusto, al momento giusto, tramite il veicolo giusto, a una velocità sempre maggiore. Questo ci permette di ampliare continuamente la nostra selezione di articoli e di offrire prezzi altamente competitivi.

Alla fine, bastava insegnare a un robot a percepire.