Il Robotics Eco-Label Toolkit valuta un robot su una scala da 0 a 100 chiamata Eco-Score for Robots. Il sistema combina cinque metriche di sostenibilità applicate a sette categorie tecnologiche. Il progetto è guidato da Bram Vanderborght della Vrije Universiteit Brussel, in Belgio. Il toolkit è leggero e disponibile via web, e offre a chi sviluppa robot un modo per quantificare l'impronta ambientale delle proprie macchine.
L'iniziativa colma una lacuna. Un robot ha un impatto ambientale lungo l'intero ciclo di vita, dall'estrazione dei minerali delle terre rare alla produzione, fino all'utilizzo e allo smaltimento a fine vita. Finora la comunità robotica non disponeva di strumenti dedicati per calcolare questo impatto.
Come funziona l'Eco-Score
Il toolkit suddivide un robot in sette aree: materiali, fonti di energia, sensori, processori, attuatori, progettazione e riciclabilità. Ogni area viene valutata in base a cinque metriche: risparmio di risorse, estensione del ciclo di vita, impronta di carbonio, efficienza energetica e circolarità. I risultati confluiscono in una matrice ponderata, che produce il punteggio finale.
I pesi non sono definitivi. La loro definizione è uno degli obiettivi di ulteriori ricerche e collaborazioni. Il progetto offre inoltre uno strumento interattivo di autovalutazione che restituisce un punteggio indicativo per un determinato robot.
Un punteggio basso evidenzia debolezze specifiche: attuatori molto energivori, scarsa riparabilità, materiali difficili da riciclare oppure l'assenza di un piano per il fine vita. Un punteggio più alto suggerisce che la sostenibilità sia stata considerata nell'intero sistema. Uno degli obiettivi dichiarati è rendere visibili i compromessi ambientali abbastanza presto nello sviluppo da poter orientare le scelte progettuali.
Il progetto dell'eco-label per la robotica comprende anche contenuti formativi e funzioni per la community. Ricercatori e sviluppatori possono usarli per confrontare approcci e condividere casi di studio. Il progetto indica un possibile valore commerciale per le aziende e uno strumento per aiutare gli acquirenti a decidere in modo più consapevole.
L'Eco-Label è uno dei diversi progetti finanziati dagli IEEE RAS Sustainability Grants e presentati a ICRA a giugno. Le borse fanno parte di un impegno più ampio di IEEE RAS per rendere la sostenibilità una componente più visibile di ricerca, formazione, progettazione e impiego della robotica.
Acquistare il robot della taglia giusta
Un secondo progetto finanziato dalle borse riguarda gli acquisti. Un team guidato da Antun Skuric ha realizzato una piattaforma open source per valutare la sostenibilità dei robot collaborativi (cobot). L'obiettivo è il sovradimensionamento, cioè l'acquisto di un robot più grande o più potente di quanto serva per il compito.
L'utente definisce lo spazio di lavoro, il carico utile e la traiettoria richiesti. La piattaforma individua quindi il robot di massa minima che soddisfa tali requisiti. Adattare il robot al carico di lavoro può ridurre la capacità inutilizzata, evitare un impiego superfluo di materiali e tagliare gli sprechi di energia durante la vita del robot.
L'applicazione include strumenti interattivi. Gli utenti possono visualizzare il robot e muoverlo in modalità jog, esaminare variabili e requisiti legati al compito, vedere lo spazio raggiungibile e osservare le configurazioni più importanti del robot. Le prestazioni sono calcolate in base alle condizioni specifiche del compito.
Inseguimento solare in Nigeria e un robot da spiaggia a Cipro
Altri due progetti finanziati mostrano robot al lavoro direttamente su obiettivi di sostenibilità. SolarPeer 360 è guidato da Umar Adetola Abdulganiyy, studente della Federal University of Technology di Minna, in Nigeria. In Nigeria più di 90 milioni di persone non hanno un accesso affidabile all'elettricità. Il progetto unisce inseguimento solare robotico, ottimizzazione assistita dall'IA e distribuzione di energia peer-to-peer. Affronta due problemi collegati: l'inefficienza dei piccoli impianti solari e la mancanza di modi trasparenti e accessibili per condividere l'energia rinnovabile in eccesso tra famiglie e piccole imprese.
Il team ha riportato un aumento del 60,3% della potenza media in un confronto tra sistema con inseguimento e sistema fisso. La potenza media misurata è salita da 3,83 W a 6,14 W. La consulenza e l'ottimizzazione guidate dall'IA hanno contribuito a ridurre lo spreco di energia di circa il 25% nell'ambiente di test. Il team ha inoltre installato cinque mini-sistemi comunitari e organizzato un workshop di formazione sul solare che ha coinvolto più di 500 studenti.
Il progetto Caretta, guidato da Mustafa Kemal Ambar, ha scelto una strada diversa. Ha portato la robotica e l'educazione alla sostenibilità tra gli studenti dagli 8 ai 16 anni sull'isola di Cipro. Prende il nome dalla tartaruga marina Caretta caretta e ha prodotto un prototipo funzionante di robot pensato per ridurre l'inquinamento costiero. Si sono svolte due giornate di pulizia delle coste e più di 30 studenti hanno partecipato tramite seminari e attività pratiche.
Cosa significa per il settore
L'eco-label per la robotica colma una mancanza reale. La robotica viene spesso presentata come strumento per la sostenibilità, ma le macchine stesse sono state raramente valutate per la propria impronta. Un unico valore da 0 a 100, costruito su categorie e metriche definite, offre ai team un linguaggio comune per discutere dei compromessi. L'attenzione del progetto alla fase iniziale di progettazione è l'aspetto più solido dell'approccio, perché le scelte su materiali e attuatori sono difficili da correggere una volta che il prodotto è sul mercato.
Diversi aspetti restano da dimostrare. I pesi della matrice non sono definiti, e determinano come un cattivo punteggio sugli attuatori si bilanci con un ottimo punteggio di riciclabilità. Finché non saranno fissati, due team potrebbero ottenere punteggi diversi per macchine simili, e il numero va letto come una guida indicativa più che come un confronto tra prodotti. Il progetto non riporta inoltre alcuna validazione su dati misurati del ciclo di vita e non indica adozioni da parte dei produttori. L'idea che l'etichetta possa offrire un vantaggio competitivo alle aziende è una possibilità sollevata dal progetto, non un risultato.
La piattaforma per i robot collaborativi ha una portata più limitata, ma è più facile da verificare. Il suo criterio, il robot di massa minima che soddisfa uno spazio di lavoro, un carico utile e una traiettoria definiti, è concreto e controllabile. Considera la massa come indicatore dell'uso di materiali, in linea con l'obiettivo dichiarato di evitare materiale superfluo. Da sola non cattura il consumo energetico né il fine vita, quindi integra uno strumento di valutazione più ampio senza sostituirlo.
I progetti applicativi offrono per ora prove limitate. I dati di SolarPeer derivano da un solo confronto tra sistema con inseguimento e sistema fisso e da un ambiente di test, e i valori da 3,83 W a 6,14 W sono su piccola scala. Non mostrano se i guadagni si mantengano nelle diverse stagioni, nei diversi siti o su impianti più grandi. Caretta riporta numeri di partecipazione e due giornate di pulizia, ma nessun dato sulla quantità di rifiuti rimossi. Il suo valore, così come presentato, è educativo.
Nel complesso, i progetti coprono misurazione, acquisti, impiego sul campo e formazione. Questa ampiezza suggerisce che il programma di borse tratti la sostenibilità come una disciplina di progettazione e non solo come un ambito applicativo. La prossima prova sarà capire se i pesi dell'Eco-Label verranno definiti grazie alla collaborazione descritta dal progetto e se gli sviluppatori useranno il punteggio per modificare i progetti prima di costruire.