I robot raccolgono i rifiuti sott'acqua

Il robot del SeaClear Project è in grado di rilevare e raccogliere rifiuti subacquei. Credito: Il progetto SeaClear

Rimuovere i rifiuti dagli oceani e dai mari è un processo costoso e dispendioso in termini di tempo. Nell’ambito di un progetto cooperativo europeo, un team dell’Università tecnica di Monaco (TUM) sta sviluppando un sistema robotico che utilizza metodi di apprendimento automatico per individuare e raccogliere i rifiuti sott’acqua.

I nostri mari e oceani attualmente contengono tra i 26 e i 66 milioni di tonnellate di rifiuti di plastica, la maggior parte dei quali giace sul fondo del mare. Ciò rappresenta un’enorme minaccia per le piante e gli animali marini e per l’equilibrio ecologico dei mari.

Ma rimuovere i rifiuti dalle acque è un processo complesso e costoso. Spesso è anche pericoloso, perché il lavoro è generalmente svolto da subacquei. Anche le operazioni di bonifica sono solitamente limitate alla superficie dell’acqua. Nel progetto SeaClear, un team di TUM sta lavorando con otto istituzioni partner europee per sviluppare un sistema robotico in grado di raccogliere rifiuti sottomarini.

Quattro robot che lavorano insieme

Il sistema combina quattro componenti robotici: un veicolo di superficie autonomo esegue una scansione iniziale del fondo del mare e localizza grandi sacche di rifiuti. Successivamente un robot di osservazione viene calato nell’acqua per rilevare i rifiuti sottomarini e trasmettere informazioni aggiuntive ai computer come immagini ravvicinate del fondo del mare.

In acque limpide e con una buona visibilità, viene utilizzato anche un drone aereo per identificare ulteriori rifiuti. I dati risultanti vengono combinati per generare una mappa virtuale. Un robot di raccolta quindi visita punti definiti sulla mappa e raccoglie i rifiuti. Utilizza una pinza per posizionare i pezzi più grandi in un cesto che viene trainato a riva dalla barca autonoma.

I robot raccolgono i rifiuti sott'acqua

Un sistema composto da quattro robot garantisce fondali marini puliti. Credito: Il progetto SeaClear

La sfida delle correnti

“Sviluppare robot autonomi per applicazioni subacquee è una sfida unica”, afferma il dott. Stefan Sosnowski, direttore tecnico del progetto SeaClear presso la cattedra di controllo orientato alle informazioni presso TUM. Questo perché, contrariamente alle applicazioni terrestri, nell’acqua prevalgono condizioni molto speciali. “Quando un pezzo di rifiuti viene identificato e localizzato, il robot deve avvicinarsi ad esso. Per fare ciò, potrebbe essere necessario superare forti correnti. Il compito di TUM nel progetto SeaClear è consentire al robot di muoversi nel giusto direzione.”

Apprendimento automatico efficiente

Per raggiungere questo obiettivo, il team utilizza metodi di apprendimento automatico. Un modulo di intelligenza artificiale (AI) esegue calcoli e apprende le condizioni in cui il robot si muoverà in determinati modi. Ciò consente di prevederne con precisione il comportamento.

“Un’altra sfida è che non abbiamo la potenza di calcolo a nostra disposizione che avremmo sulla terraferma”, afferma il prof. Sandra Hirche, direttrice della cattedra e ricercatrice principale di SeaClear. “Non abbiamo collegamenti a grandi data center con supercomputer. Quindi abbiamo bisogno di algoritmi altamente efficienti che funzionano con risorse limitate. Stiamo quindi lavorando con metodi di campionamento ad alta efficienza che arrivano a previsioni precise con dati minimi. Il sistema di intelligenza artificiale semplicemente scarta le informazioni non necessarie.”

I robot raccolgono i rifiuti sott'acqua

Il gruppo di ricerca del progetto SeaClear osserva sul monitor le attività subacquee del robot. Credito: Il progetto SeaClear

Tasso di successo del 90%

Quando il sistema SeaClear è completamente operativo, si prevede che raggiunga l’80% di precisione nella classificazione dei rifiuti subacquei e ne raccolga con successo il 90%. Questo è paragonabile ai risultati prodotti dai subacquei. Le prime prove con il prototipo sono state effettuate nell’ottobre 2021 a Dubrovnik, in Croazia, dove l’acqua è limpida e la visibilità è eccellente. Ulteriori prove sono previste nel porto di Amburgo nel maggio 2022.


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