Matrimonio tra robotica e aerospazio. Il futuro fantascientico profetizzato nel secolo scorso da Isaac Asimov è oggi realtà. Txt E-Tech, la società di software e sytem integration del gruppo Txt guidato da Daniele Misani, un fatturato di 230 milioni, ha infatti ingegnerizzato Arto Automated Robotics for Testing Optimization, una soluzione, oggi in sperimentazione presso Leonardo Elicotteri, che rivoluziona l’automazione dei test svolti dall’industria aerospaziale. Arto utilizza la robotica collaborativa per simulare i movimenti di un braccio umano e interagire fisicamente con il cockpit: può premere pulsanti, spostare leve e interagire con schermi touch. Non solo, utilizzando telecamere ad alta risoluzione vede ciò che avviene nel cockpit e, tramite algoritmi di elaborazione delle immagini, riconosce schermate, indicatori e altri elementi visivi, consentendo di verificare l’esito corretto dei test. Più produttività e test a prova di errore, dunque. «Arto verifica il corretto funzionamento di simulatori di volo e sistemi avionici di un qualunque elicottero o velivolo. Attività ripetitive e time consuming, tradizionalmente a carico di piloti e ingegneri, vengono eliminate, assicurando una riduzione significativa dei costi», afferma David Frisini, project leader di Txt e-Tech. Robot collaborativi, programmabili in modalità codeless, e sistemi di visione con algoritmi di intelligenza artificiale per l’automazione di task ripetitivi, riduzione tempi e costi, eliminazione errori umani, maggiore affidabilità dei test e personalizzazione delle configurazioni. Ecco i vantaggi che possono derivare dall’utilizzo di Arto, soluzione inizialmente proposta a costruttori ed oem dell’aerospazio, che Txt e-Tech prevede di rendere disponibile anche alle aziende di service che eseguono attività di manutenzione per conto di compagnie aeree. «Il target di mercato è in evoluzione. In prospettiva Arto è una soluzione che potrà essere adattata ad altri settori di industry, in primis il navale e il ferroviario, e in generale in un qualunque contesto dove si ha necessità di testare sistemi di comando complessi», osserva Frisini.
La partnership con Leonardo. La sperimentazione di Arto nei laboratori di Cascina Costa e Torino, lo sviluppo all’interno dell’innovativo convertiplano
La divisione Elicotteri del big dell’aerospazio sta sperimentando la soluzione nel laboratorio di simulazione e integrazione di Cascina Costa dove vengono eseguiti test sui componenti di apparati reali dei cockpit. Arto è inoltre utilizzato dal team di ingegneria di Leonardo responsabile della progettazione di Tiltrotor, il convertiplano di nuova generazione, di dimensioni paragonabili a quelle di un elicottero, che potrà operare in ogni condizione meteorologica e di comfort simili a quelle di un aeroplano di linea: con velocità di crociera dell’ordine di 280 nodi (oltre 500 km/h), pari al doppio delle velocità tipiche di un elicottero e prossime a quelle di un velivolo turboelica, si stima che possa raggiungere un’autonomia di circa 1850 km. «La partnership con Leonardo ci permette di mettere a punto una soluzione allineata alle reali esigenze del mercato, riuscendo a realizzare un sistema solido e performante», dice Frisini. La soluzione è in costante progressione e la piattaforma di test, configurata su misura per Leonardo, verrà ultimata all’inizio del 2025. «I primi riscontri sono positivi e ci auguriamo che Arto possa diventare la soluzione di riferimento del gruppo per le attività di testing», afferma Frisini.
Un sistema hardware e software progettato in logica modulare per soddisfare i requisiti di testing dei più diversi simulatori e sistemi avionici aeronautici
Il progetto Arto, sostenuto con investimenti Txt e fondi Pnrr, si è avvalso della collaborazione di Pace, la società di prodotto dell’aerospace di Txt, e di ProSim Training Solutions, che ha messo a disposizione il proprio simulatore di volo. «Attualmente siamo gli unici a offrire sul mercato una soluzione comprensiva di tutte le componenti per realizzare un test end-to-end di tutte le procedure che hanno come obiettivo la qualifica di un simulatore o la certificazione di un sistema avionico», dice Frisini. Progettato in logica modulare, come dei mattoncini lego, Arto dispone di una libreria software per il testing delle singole componenti del cockpit. «Possiamo accendere o spegnere ciascun modulo software in base ai bisogni del cliente e al tipo di interfaccia da testare», aggiunge Frisini. Una soluzione pienamente integrata che può quindi essere personalizzata in ogni sua singola componente. «Ci possono essere clienti interessati alla sola parte robotica o unicamente a quella di computer vision. Come dire, vestiamo la soluzione in base al livello di automazione che il cliente vuole implementare», spiega Frisini.
Arto come strumento operativo per maintenance & repair operations. Esportabilità in altri settori industriali, dal ferroviario al navale
Arto, un progetto ambizioso, che, come già detto, Txt e-Tech intende applicare ad altri settori di industry. «È di fatto una soluzione per testare una qualunque interfaccia uomo macchina complessa. L’abbiamo sviluppata inizialmente per il mercato avionico, ma si presta a essere utilizzata nel settore navale o ferroviario, nelle navi e nei treni, nelle cabine di comando dei più diversi mezzi di trasporto». Altre opportunità derivano da tutte quelle aziende che si occupano di maintenance & repair operation per conto delle compagnie aeree. «Nel corso dell’ultima edizione del Farnborough Fair International l’attenzione su questo tema è stata molto alta. Gli operatori del settore si dimostrano interessati ad avere delle soluzioni che permettano loro di automatizzare test che riguardano operazioni ripetitive e che possano consentire di verificare in tempi brevi che il componente riparato o sostituito funzioni nel modo corretto. Anche in questo caso significa sfruttare i vantaggi chiave della piattaforma integrata, ovvero aumento della produttività e maggiore accuratezza e precisione dei test», dice Frisini.
Una tecnologia che si inserisce all’interno del ciclo di sviluppo prodotto di costruttori ed Oem dell’aerospace
Come affermato in precedenza, Arto automatizza attività tipicamente svolte da ingegneri o piloti, che devono verificare il corretto funzionamento del cockpit, che la leva carrello sia stata installata e configurata correttamente, per esempio. «Abbiamo sostituito il braccio dell’essere umano con un braccio robotico che permette di fare tutta una serie di operazioni in sicurezza», racconta Frisini.
Arto è utilizzato dal team di ingegneria di Leonardo responsabile della progettazione di Tiltrotor, il convertiplano di nuova generazione, di dimensioni paragonabili a quelle di un elicottero, che potrà operare in ogni condizione meteorologica e di comfort simili a quelle di un aeroplano di linea.
Nelle diverse sperimentazioni si sono utilizzati bracci collaborativi Abb e in seguito Universal Robot, ma è possibile integrare una qualsiasi tecnologia collaborativa e di computer vision in funzione del design del cockpit, che è diverso da aereo ad aereo. «Abbiamo studiato una soluzione meccanica in cui la posizione ottimale dei robot assicura che ogni pulsante e ogni leva del cockpit possano essere raggiunti in modo semplice dalla robotica», spiega Frisini. Collegando il braccio robotico alla visione artificiale, il sistema è in grado di riconoscere e operare su diversi strumenti all’interno del cockpit, ad esempio, gli schermi e i vari indicatori o pulsanti. «Le tecniche di elaborazione del segnale vengono utilizzate per eseguire il riconoscimento di pattern e caratteri ed eseguire le necessarie verifiche dei test. Questa capacità è necessaria per acquisire l’output visivo corretto dal display. L’immagine scansionata viene elaborata dalla rete neurale per rilevare pattern o testo e l’output può essere verificato in tempo reale», dice Frisini
Verifica la correttezza delle operazioni di test. Robotica collaborativa e intelligenza artificiale al servizio dell’ingegneria aeronautica
I test prevedono una sequenza di operazioni su tutte le componenti critiche di un cockpit. Da un punto di vista funzionale i robot collaborativi eseguono fisicamente delle azioni, abbassare o alzare la leva carrello, premere pulsanti, mentre il sistema di visione verifica con algoritmi di intelligenza artificiale la correttezza dei segnali che appaiono sui display. «Si sostituisce l’uomo nella parte di esecuzione pura del test mentre all’operatore spetta decidere quali sono gli step della procedura in funzione del design del cockpit», afferma Frisini. Insomma, senza una tecnologia di computer vision sarebbe stato impossibile fare test di indicatori visivi. Lo stesso concetto vale per quanto riguarda la parte di interazione fisica. Come dice Frisini, «I cobot permettono oggi di lavorare con accuratezza e precisione di movimento in spazi limitati. Grazie a sensori di forza nei giunti del braccio si accorgono per esempio quando si è a fine corsa nell’azionamento di una leva».
Riduzione di costi, maggiore produttività e ripetibilità dei test. I possibili ritorni di investimento
«Per ogni programma aeronautico che viene attivato vengono spesi centinaia di migliaia di euro per fare i test. Solo in Europa sono attualmente attivi circa 200 programmi aerospaziali civili e militari. Un costo significativo che si aggira complessivamente intorno ai 50-70 milioni di euro, racconta Frisini. Secondo Txt e-Tech queste spese giustificano l’investimento in Arto, che può essere ripagato nel giro di un paio di anni. «Il vantaggio è anche l’alta ripetibilità del test: nel momento in cui viene condotto da un essere umano non è mai lo stesso e gli errori conseguenti ad attività ripetitive sono all’ordine del giorno mentre la procedura automatica esegue la sequenza sempre nello stesso identico modo». E poi, ovviamente, più produttività. «Il testing di un velivolo attraverso l’interazione sul cockpit prevede un numero molto elevato di verifiche, che con Arto possono essere eseguite in qualsiasi momento, anche di notte o da remoto. Il test completo di un velivolo è un processo graduale fatto di step incrementali che vengono eseguiti continuativamente per un intero anno e più, aggiunge Frisini. Attività che comporta un impiego di risorse e di personale non indifferente. L’automazione è quindi la soluzione che meglio si presta a rendere più efficiente e veloce l’intero processo, alleggerendo i carichi di lavoro tradizionalmente affidati a ingegneri specializzati».
Arto, una soluzione per un test end-to-end abilitata dalla system integration di Txt e-Tech
I test del cockpit è di fatto un test di integrazione e nell’aeronautica diventa sempre più rilevante poiché la tendenza nel campo della progettazione mostra che il livello di integrazione tra le funzioni dell’aereo e tutti i sistemi utilizzati per implementarle sta aumentando sempre più. «La crescente complessità porta a una maggiore possibilità di errori. Ciò è particolarmente vero nell’ambiente del cockpit a causa della crescente adozione di display touchscreen», dice Frisini. L’obiettivo del progetto Arto è, quindi: migliorare la qualità del lavoro che gli ingegneri di test svolgono, spostando lo sforzo per eseguire numerose attività semplici e ripetitive su un sistema automatizzato, e migliorare l’efficienza del loro lavoro con l’obiettivo di riduzione del time to market del sistema completo. In sintesi, e per concludere, Arto rappresenta un passo avanti significativo verso una produzione aeronautica più efficiente e sicura. Come afferma Frisini, «liberando gli ingegneri da compiti ripetitivi, permettendo loro di concentrarsi su attività a più alto valore aggiunto».
