Archeologia nel mare profondo, possibile grazie ad un progetto “toscano” (VIDEO E FOTOGALLERY)

Veicoli per esplorazioni sottomarine adatti alle esigenze e alle aspettative degli archeologi

[24 giugno 2015]

Arrows 1

La ricerca sottomarina, che utilizza navi da ricerca con un equipaggio qualificato, può costare fino a 50 000 euro al giorno, cifre non accessibili a molti istituti di ricerca archeologica, quindi, ridurre i costi è un fattore importante per lo studio e la salvaguardia della parte del patrimonio culturale sottomarino europeo. Il progetto Archaeological robot systems for the world’s seas (Arrows), finanziato con 4 milioni di euro dall’Ue, punta proprio a fornire agli archeologi «strumenti tecnici per spedizioni a costi contenuti adattando le tecnologie esistenti, originariamente sviluppate per le forze armate e per l’industria del petrolio e del gas». Il consorzio Arrows, coordinato dall’università degli studi di Firenze, per l’Italia comprende anche Consiglio Nazionale delle Ricerche, Istituto di Scienze e Tecnologie dell’Informazione (Cnr-Isti), Edgelab la Regione Sicilia, e vi partecipano università, musei ed imprese di Gran Bretagna, Estonia e Spagna con esperti di archeologia sottomarina, ingegneria sottomarina, robotica ed elaborazione e riconoscimento dell’immagine. Arrows ha sviluppato tre nuovi veicoli sottomarini autonomi (Auv), compreso l’U-CAT, un robot facilmente manovrabile che si ispira alle tartarughe ed è progettato per penetrare nei relitti. Questi Auv e i loro componenti dedicati offrono molti vantaggi come la riduzione delle dimensioni e dei costi delle missioni, una maggiore versatilità, un peso minore e un design più ergonomico.
In un intervista su research. Eu (Deep-sea exploration will soon be an option for most archaelogists), Benedetto Allotta, professore di robotica all’università degli Studi di Firenze e coordinatore del progetto Arrows per l’università di Firenze, spiega come il suo team sta trasformando l’esplorazione archeologica del mare profondo da un’impresa rischiosa e fuori portata in una soluzione flessibile e fattibile. Vi proponiamo l’intervista così come tradotta da Cordis, il bollettino scientifico dell’Unione europea.
Quali sono i principali obiettivi del progetto Arrows?
Arrows si propone di adattare e sviluppare tecnologie di AUV cooperative a basso costo per ridurre significativamente il costo delle operazioni archeologiche, coprendo tutto lo spettro delle spedizioni archeologiche. La metodologia di ARROWS comporta l’identificazione delle esigenze degli archeologi in tutte le fasi di una spedizione archeologica e la proposta/dimostrazione di soluzioni tecnologiche adeguate.
Qual è stato il ruolo degli archeologi in Arrows?
Da una parte, gli archeologi hanno avuto un ruolo di specificazione, nel senso che ci hanno aiutati a identificare i requisiti delle tecnologie da sviluppare. I requisiti da soddisfare per usare gli AUV nell’archeologia sono stati definiti dal Gruppo di consulenza archeologica, un comitato formato da archeologi europei del consorzio Arrows e non solo. Dall’altra parte, gli archeologi ci hanno aiutato a scegliere i siti/scenari per la dimostrazione.
Avete incontrato dei problemi durante il progetto e, se si, come li avete risolti?
A causa dell’assenza di GPS sottacqua, uno dei problemi principali dell’uso di AUV per l’archeologia sottomarina è quello di associare i corretti riferimenti geografici alle immagini e ai sonogrammi fatti in siti sottomarini. Le esigenze di accuratezza espresse dagli archeologi sono nel raggio di un metro, e questo è un obiettivo molto difficile da raggiungere. Un altro problema da risolvere sottacqua per avere una squadra di veicoli eterogenei che collaborano è la comunicazione. Questo problema deve essere affrontato per mezzo di una tecnologia di modem acustico, che è molto più lenta e meno affidabile rispetto alla comunicazione radio via aria.
Quali sono i maggiori punti di forza dell’U-CAT rispetto ad altri robot sottomarini?
L’U-CAT è stato progettato dai nostri colleghi estoni con l’obiettivo di sviluppare un robot in grado di entrare in relitti moderni (metallici). I principali punti di forza dell’U-CAT consistono: nelle piccole dimensioni che gli permettono di passare attraverso piccoli passaggi all’interno del relitto; nella sua forma tonda senza parti sporgenti, che riduce al minimo il rischio di restare incastrati; il suo peso ridotto e il suo design ergonomico che gli permettono di essere manovrati da una piccola barca e un’ottima manovrabilità per muoversi efficacemente nelle stanze e nei corridoi del relitto. Inoltre il costo di U-CAT è abbastanza basso da renderlo accessibile per gli archeologi e da ridurre il rischio economico in caso di perdita del veicolo. L’U-CAT è facile da usare, richiede uno speciale addestramento nel campo della robotica per essere manovrato, e la possibilità di manovrarlo a distanza amplia ulteriormente la gamma di potenziali applicazioni.
Altre tecnologie sono state sviluppate nel corso del progetto. Può parlarcene?
Sono stati sviluppati due altri veicoli nell’ambito di Arrows: Il primo è Marta (“Marine robotic tool for archaeology”), un AUV non molto costoso progettato dall’Università degli Studi di Firenze con una struttura elettromeccanica modulare. Modulare significa che il veicolo può essere smontato e rimontato velocemente – nel giro di pochi minuti – con diverse configurazioni di carico di sensori (carico sonar o ottico). Anche le batterie si possono sostituire velocemente. Il veicolo ha la forma di un siluro e ha un diametro (177 mm), inferiore agli esistenti veicoli, ed è provvisto di un’attrezzatura di navigazione a sensore piuttosto ricca che gli permette di soddisfare il bisogno di riferimenti geografici precisi. Il carico di sensori comprende due videocamere digitali e un sonar di scoperta a visione in avanti. Altri moduli di carico possono essere facilmente progettati e impiegati. L’altro AUV è il veicolo A-Sized progettato da Edgelab SRL, una PMI italiana con sede a La Spezia. Anche il veicolo di Edgelab è a forma di siluro, con un diametro ancora più piccolo del Marta (150 mm). L’approccio di Edgelab consiste nello sviluppo di un veicolo veramente economico, attraente e facilmente utilizzabile anche se con prestazioni ridotte. Il peso del veicolo è intorno ai 15 kg, il che rende la logistica veramente semplice. Il veicolo rappresenta un’opportunità a basso costo veramente interessante non solo per gli archeologi ma anche per gli scienziati. Oltre ai veicoli stessi, sono stati sviluppati anche componenti per gli AUV da parte di altre PMI del consorzio. In particolare, uno strumento morbido per la pulizia, da montare su un AUV esistente più grande (il veicolo Typhoon sviluppato dall’Università degli Studi di Firenze) è stato sviluppato in collaborazione con NESNE (Turchia) e AMT (Spagna) e sarà testato in Sicilia.
Rendere le tecnologie accessibili è uno dei principali obiettivi del progetto. Come ci siete riusciti?
Abbiamo deciso di affrontare il problema di veicoli costosi per mezzo di progetti su misura di veicoli innovativi, compresa una gamma minima di costosi sensori di navigazione. L’A-Sized è un’interpretazione estrema di questo concetto e ha come risultato un veicolo veramente economico con prestazioni ridotte ma con grandi vantaggi in termini di logistica e utilizzabilità. Il veicolo MARTA è più un compromesso tra esigenze di costi, precisione dei riferimenti geografici e facilità d’uso, con il vantaggio di una struttura elettromeccanica modulare che permette diverse configurazioni per il veicolo e il carico di sensori.
Avete fatto dei test nel Mare Mediterraneo e nel Mar Baltico. Siete soddisfatti dei risultati?
Progettare e costruire tre nuovi veicoli partendo da zero non è stato facile. Neanche il lavoro di base ma molto importante per permettere la comunicazione e la cooperazione all’interno di una squadra eterogenea di veicoli non è stato facile. Finora sono stati fatti test in Toscana, Israele, Croazia e Baltico. I risultati preliminari sono incoraggianti. I demo finali sono adesso in preparazione ed è in programma una spedizione nelle Isole Egadi (Sicilia) dal 26 maggio al 6 giugno. Altri test saranno fatti in Estonia nella seconda metà di luglio. Siamo molto ottimisti circa il successo dei demo finali di Arrows.
Quando pensate che le vostre tecnologie saranno commercializzate?
Prevediamo che almeno alcune delle tecnologie e dei veicoli sviluppati nell’ambito di Arrows saranno commercializzate nei prossimi tre anni.

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