Laboratorio anatroccolo per flotte di veicoli autonomi

Una telecamera, un minicomputer economico, un telaio, ruote e luci LED: Non serve molto altro per un "Duckiebot". ? così che Andrea Censi e Jacopo Tani - docenti del nuovo corso di guida autonoma dell'ETH di Zurigo - chiamano i piccoli taxi robot. Censi e Tani sono assistenti in capo al gruppo di ricerca di Emilio Frazzoli, professore del Dipartimento di ingegneria meccanica e dei processi e specialista di sistemi autonomi riconosciuto a livello mondiale.

Martedì hanno presentato il loro progetto didattico "Duckietown". nell'aula magna dell'ETH di Zurigo: Una paperella di gomma accompagna ogni piccolo taxi robot come marchio di fabbrica. Essi guidano autonomamente attraverso "Duckietown", una città modello con strade, cartelli, semafori e parcheggi contrassegnati da nastro adesivo. I taxi-anatra si fermano agli incroci, si danno l'ammissione a vicenda e frenano in caso di ingorgo.

Risolvere problemi in gruppo

Gli studenti passano giorni a esaminare hardware e software finché non funzionano. Quello che sembra un gioco da ragazzi è molto complicato. Così complicato, infatti, che gli studenti possono risolvere i compiti solo insieme. Per un semestre lavorano in gruppo su un'area specifica. Il corso si basa sulla collaborazione globale. Studenti di master dell'ETH di Zurigo, dell'Università di Montréal e del Toyota Technological Institute di Chicago lavorano contemporaneamente allo stesso progetto.

Censi ha sviluppato il corso insieme a Frazzoli e a Liam Paull, ora professore all'Università di Montréal, presso il Massachusetts Institute of Technology (MIT) alla fine del 2015. Nel 2017, Censi ha raggiunto Frazzoli all'ETH, dove continuano a sviluppare Duckietown.

Censi afferma: "Attribuiamo grande importanza a rendere il corso un'esperienza di collaborazione". La gestione di un progetto importante in un team coordinato e sotto pressione è un obiettivo di apprendimento e un'abilità richiesta dal settore. Nicolas Lanzetti, studente di master in Robotica e controllo, dice: "Di solito studiamo da soli per gli esami. Qui abbiamo un obiettivo comune come classe: alla fine, i progetti di gruppo devono funzionare tutti insieme".

La studentessa di master Sonja Brits aggiunge: "Abbiamo avuto molta libertà nel modo in cui abbiamo affrontato il progetto e lavorato insieme. Ma questo significava anche che avevamo una grande responsabilità nei confronti dei nostri compagni di corso". Per Censi questo è il futuro dell'apprendimento: "La teoria, le conoscenze di base, possono essere rese disponibili online. Il valore di una scuola universitaria come l'ETH di Zurigo è che tanti specialisti di talento si incontrano e lavorano insieme in un unico luogo".

Più complicato che nel libro

Una delle principali sfide della robotica e della guida autonoma risiede nell'interazione di vari elementi. Componenti hardware, sensori e motori devono essere armonizzati. In ogni Duckiebot stesso - e tra di loro nella flotta autonoma. Gli studenti non si esercitano sulla teoria, ma sui dettagli pratici: hardware difettoso, componenti che non si armonizzano, piani che non funzionano. Censi dice: "Grazie a Duckietown, gli studenti si rendono conto che le cose non funzionano come nei libri. Nella robotica non esistono sistemi perfetti. Qui imparano a gestirli".

Mentre gli studenti insegnano ai taxi anatra a seguire le linee laterali senza sobbalzare, a non farsi distrarre dalla luce del sole o a parcheggiare correttamente, svolgono anche un lavoro pionieristico. I gruppi lavorano tutti sullo stesso codice. Mettono le loro soluzioni a disposizione dei futuri studenti nella documentazione - e anche dei ricercatori di tutto il mondo: il progetto segue il concetto di open source. I moduli didattici, il codice e la documentazione sono liberamente disponibili online. Il Censi spera che questo incoraggi gli appassionati di robotica di altre istituzioni a far guidare Duckiebots autonomamente in uno sciame.

Dal laboratorio all'asfalto

C'è una buona probabilità che le conoscenze e le linee di codice del corso vengano utilizzate anche per guidare le auto su strade reali in futuro. Emilio Frazzoli è cofondatore di Nutonomy, un'azienda che sta progettando un servizio di taxi con veicoli autonomi a Singapore e in altre città. Andrea Censi vi lavora come Systems Architect.

Ma gli studenti stanno anche mettendo in pratica ciò che hanno imparato sull'asfalto: il club accademico di motorsport AMZ ha mandato in pista per la prima volta nel 2017 un'auto da corsa a guida autonoma con propulsione elettrica - e ha vinto la competizione Formula Student Driverless all'Hockenheimring. Diversi studenti del corso Censi lavorano ora nel team AMZ driverless e si preparano per la prossima gara.