La Robotica per lo studio della Grotta dei Cervi - Tecnologie per i beni culturali

[ Vai direttamente ai contenuti ]

In questa pagina sono disponibili i seguenti servizi e contenuti:
Menu di servizio per contatti e mailing list;
Menu delle aree del sito per la stampa;
Contenuti
Informazioni sul sito

[ Torna inizio pagina ]

[ Torna inizio pagina ]


QUALCHE SPUNTO SU...

La Robotica per lo studio della Grotta dei Cervi


Intervista a Sergio Taraglio

I robot sono diventati negli ultimi anni una componente attiva della nostra vita quotidiana. Solo fino a qualche decennio fa pensare a delle macchine in grado di operare senza intervento dell’uomo era pura fantascienza, oggi sono una realtà: aspirapolveri e tosaerba in grado di operare in modo autonomo, apparecchi robotizzati utilizzati nella chirurgia a distanza, fino ad arrivare ai più comuni sistemi intelligenti (dai telefoni cellulari, alle lavatrici in grado di valutare il tipo di programma da utilizzare e così via).  
Da tempo però ENEA sta applicando i robot anche alla conservazione e fruizione del patrimonio culturale del nostro Paese e più specificatamente in supporto all’Archeologia. Abbiamo sentito Sergio Taraglio, Sezione Robotica presso il Centro Ricerche della Casaccia.

Un esempio dei graffiti della Grotta dei Cervi

Di quale applicazione parliamo?
Su sollecitazione della Sovrintendenza alle Belle Arti della Regione Puglia abbiamo impiegato il robot PRASSI per lo studio della “Grotta dei Cervi” di Porto Badisco, vicino a Otranto (LE). La sua enorme importanza archeologica risiede nell’incredibile quantità di graffiti preistorici presenti sulle pareti che vanno dalle figure antropomorfe a motivi astratti e animali con una grande varietà e che spaziano in un esteso intervallo temporale che indica come questo sito fosse stato considerato un luogo sacro e rituale per diversi secoli.

Perché il ricorso ai robot per lo studio della Grotta?
Il sito archeologico si trova in un’area composta in prevalenza da rocce carsiche, la cui fragilità rispetto agli agenti atmosferici e alle acque in generale è ben nota. A questo si aggiunge la pressione antropica rappresentata dalla vicina insenatura di Porto Badisco e dal conseguente traffico  automobilistico specialmente in estate.

L'insenatura di Porto Badisco. Sotto al muretto sulla destra c'è uno degli ingressi
alla grotta

Un’area quindi “delicata” sulla quale occorreva intervenire con metodi di studio e di analisi il meno invasivi possibile per individuare l’esatta locazione di tutte le propaggini della grotta e ridisegnare così una opportuna area di rispetto. Per questa ragione abbiamo impiegato un robot di superficie, equipaggiato con un georadar capace di rilevare echi di cavità sotterranee, munito di un sistema GPS che gli consentisse di effettuare gli spostamenti con precisione, in maniera completamente autonoma.

Dati del georadar. Nell'intervallo di coordinate
tra 11.5 e 14.5 un esempio di eco di una cavità
a 10 metri di profondità.

La nostra “creatura” è  in grado di calcolare prima e seguire poi, traiettorie di esplorazione senza l’intervento umano, in tutta sicurezza, evitando eventuali ostacoli. Queste caratteristiche permettono di esplorare vaste aree con uno sforzo da parte dell’operatore molto limitato.

Come si chiama questo robot e come funziona?
Il robot si chiama PRASSI ed è un robot per ambienti esterni a 4 ruote motrici su cui studiamo ed implementiamo diverse soluzioni di robotica autonoma al variare dell’impiego, in un certo senso, è il nostro laboratorio robotico autonomo mobile. E’ nato per un’applicazione di sorveglianza e sicurezza per impianti industriali e poi è stato via via utilizzato in altri ambiti. Il cuore del sistema è rappresentato dai moduli di pianificazione e di navigazione che “misurano” il mondo esterno con sensori esterni variabili a seconda dell’impiego. Ad esempio, in questo caso si sono utilizzati un GPS ed una bussola per la misura di posizione ed un laser per rilevare ed evitare gli ostacoli. Per poter navigare in modo autonomo PRASSI utilizza un ciclo di controllo ripetuto fino a 10 volte al secondo durante il quale confronta la stima della propria posizione basata sull’odometria (contachilometri) con l’osservazione sperimentale mediante i propri sensori (GPS e bussola).

Esempi di traiettorie. In tratteggiato la posizione
GPS, in continuo il valore filtrato da PRASSI

Tramite un filtro di Kalman riduce la discrepanza tra le due quantità derivando la posizione corretta del robot.
Per la ricerca della grotta il payload è un georadar, uno strumento, cioè, in grado di rivelare le cavità sotterranee tramite l’analisi degli echi di un treno di onde elettromagnetiche (quello qui utilizzato è a 400MHz) indirizzate verso il terreno.

Per migliorare il segnale riflesso nella fase di calibrazione sono state poste delle superfici riflettenti all’interno della grotta.

Lo sviluppo di PRASSI è un processo continuo dato che ogni nuovo progetto prevede obiettivi applicativi diversi e insiemi di sensori da utilizzare di diverso tipo; intorno a questo sistema stiamo lavorando ormai da sei anni con buoni risultati con una squadra composta da ricercatori e da personale giovane in formazione (laureandi e borsisti) e collaborazioni esterne con le università.

Insomma, PRASSI ha rappresentato e rappresenta un punto di accumulazione per un notevole numero di studiosi di robotica.

Il robot quindi perché per l’uomo è impossibile l’accesso alla grotta?

Il robot PRASSI. Si nota l'antenna GPS sulla destra e
il georadar con l'antenna a bordo del rimorchio

Diciamo meglio: il robot per esplorare una superficie maggiore in maggiore sicurezza e minore sforzo, per localizzare e mappare meglio la grotta.

L’uso di un robot autonomo equipaggiato con un georadar ha, infatti, permesso la correzione dell’orientazione della mappa della Grotta dei Cervi, evidenziando la reale posizione delle ultime propaggini conosciute.

Le indicazioni ottenute in questa campagna preliminare stanno permettendo una puntuale preparazione della prossima campagna esplorativa. Tra le migliorie in cantiere per il sistema è, ad esempio, in corso di realizzazione un nuovo alloggiamento per l’antenna del georadar più strumentale ad una navigazione del robot sul terreno accidentato della zona. Inoltre, si acquisirà una nuova antenna con diverse caratteristiche di frequenza che permetterà una maggiore penetrazione nel terreno anche se a scapito della risoluzione spaziale. E’ già stato acquisito un nuovo sistema GPS che sfrutta la tecnologia WAAS/EGNOS (Wide Area Augmentation System/ European Geographic Navigation Overlay System) che permette un ulteriore aumento della precisione del sensore GPS rispetto alla modalità differenziale.

Una parte della squadra al lavoro

Una parte della squadra al lavoro

 

 

 

 

 

 

 

 

Gli studi quindi proseguiranno?

Certamente. Confortati dai risultati ottenuti abbiamo già in programma una prossima campagna che sfrutterà appieno le capacità di navigazione autonoma del robot per compiere una mappatura più precisa della grotta, con particolare riguardo a quella parte di essa di cui si narra l’esistenza, ma di cui non si hanno riscontri diretti, che si dovrebbe estendere nell’area al di là della strada provinciale.

 

Veduta aerea dell'area. In giallo la mappa nota della
caverna, in vari colori le traiettorie seguite dal robot e
anche riportati gli echi di cavità individuate.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[ Torna inizio pagina ]

2002/2008 - Powered by ENEA INFOUTE & RESUSMEDIA & RESRELCOM