Un piccolo robot quadrupede avanza negli spazi del Centro di manutenzione e intervento delle Ffs a Biasca, raggiunge un armadio tecnico, apre lo sportello e, con un braccio meccanico, interviene sui componenti elettrici. A comandarlo è un tecnico a distanza, attraverso una telecamera e un joystick. È la prospettiva su cui stanno lavorando le Ferrovie federali svizzere insieme al Politecnico federale di Zurigo (Eth), nell’ambito di un progetto avviato nel 2018 per sperimentare nuove modalità di ispezione e manutenzione nei tunnel di base del San Gottardo e del Monte Ceneri. Oggi Donky, con il suo braccio mobile Rex, si allena in… ufficio, l’obiettivo è di capire se un giorno potrà operare direttamente all’interno delle gallerie.

Un supporto alla manutenzione

La galleria di base del San Gottardo è lunga 57 chilometri e comprende due canne parallele. Lungo il tracciato si trovano circa 180 cunicoli trasversali che collegano i due tunnel. Al loro interno sono installati armadi e apparecchiature indispensabili per la gestione del traffico ferroviario: sistemi di segnalazione, illuminazione e altri impianti tecnici che devono essere controllati e mantenuti in efficienza. Le condizioni di lavoro sono impegnative. Temperature elevate e polvere, prodotta soprattutto dal passaggio dei treni merci, rendono il lavoro impegnativo. Ma il problema principale è il tempo a disposizione per intervenire. Oggi la manutenzione può essere svolta soltanto durante le finestre previste nelle notti tra sabato e domenica e tra domenica e lunedì. Una canna viene chiusa, mentre l’altra resta aperta al traffico. «Abbiamo a disposizione tempi molto limitati per effettuare la manutenzione – spiega Alberto Bombelli, capo progetto generale delle Ffs per l’innovazione robotica applicata alle gallerie di base –. La situazione è destinata a complicarsi: dopo otto anni di esercizio, diversi impianti si avvicinano alla fine del ciclo di vita e richiedono interventi più frequenti». La collaborazione con l’Eth nasce proprio per capire in che modo la robotica possa rendere più efficienti le attività di diagnosi e ridurre il carico di lavoro durante le finestre di manutenzione.

Teleoperazione: il tecnico guida da remoto

A illustrare il lavoro è stato Vaishakh Patil, collaboratore scientifico per i sistemi robotici dell’Eth. La risposta alle esigenze delle Ffs è un sistema di teleoperazione, che permette a un tecnico di ispezionare e interagire con gli impianti della galleria senza essere fisicamente presente. «Non si tratta semplicemente di inviare comandi al robot: la persona che lo controlla deve avere la sensazione di trovarsi realmente nell’ambiente in cui opera e, allo stesso tempo, deve poter controllare il sistema in modo semplice e intuitivo», spiega Patil. Il sistema si basa su quattro aspetti: rilevamento, comunicazione, visualizzazione e controllo. I sensori raccolgono informazioni, che devono arrivare rapidamente all’operatore; i suoi comandi devono raggiungere il robot senza ritardi; i dati devono poter essere visualizzati su uno schermo o ricostruiti in 3D con un visore; il braccio istallato sul robot deve poter ricevere gli ordini ed essere manovrato dal suo omologo in mano all’operatore. Il quadrupede Donky può affrontare gradini e ostacoli, il braccio Rex permette invece di interagire con l’ambiente, per esempio aprendo una porta o azionando un interruttore. Durante la presentazione, Donky si è spostato da una zona all’altra, guidato dalla postazione remota. Ha raggiunto un armadio tecnico, aperto lo sportello e staccato alcune valvole dal quadro elettrico grazie al braccio Rex. L’operatore ha seguito la prova dalla telecamera e impartito i comandi con il joystick. La prova ha mostrato il funzionamento del sistema, ma anche quanto conti l’esperienza di chi lo guida. «Per utilizzare efficacemente un sistema di questo tipo è ancora necessaria una notevole esperienza da parte dell’operatore», osserva Patil. L’obiettivo è quindi semplificare il controllo e automatizzare alcune operazioni. In futuro, il tecnico potrebbe indicare una destinazione – “Vai dal punto A al punto B” – oppure ordinare “Apri l’armadietto”, lasciando al robot l’esecuzione dei movimenti. «La vera competenza risiede nell’operatore, che conosce a fondo tutti i sistemi e possiede le capacità necessarie per lavorare sulle infrastrutture. Il robot è semplicemente uno strumento a sua disposizione», sottolinea Patil.

Investimenti e tempi: serviranno ancora anni

Le Ffs hanno investito nel progetto un milione di franchi all’anno dal 2018 al 2026, dopo di che sono previsti quattro milioni complessivi per i cinque anni successivi (per il Politecnico un calcolo è più difficile, in quanto specifiche apparecchiature vengono utilizzate per più progetti). Quando potrà entrare in servizio questa tecnologia? La stima di Bombelli è che non se ne parlerà prima di cinque-dieci anni. La fase attuale serve a verificare quali attività possa svolgere e quali capacità vadano ancora sviluppate. Tra gli obiettivi c’è anche quello di aggiungere ulteriori sensori e perfezionare il sistema affinché possa essere manovrato da personale qualificato, ma meno esperto rispetto agli specialisti che hanno condotto le prime prove.

La prospettiva è di poter intervenire anche al di fuori delle finestre notturne. Oggi per lavorare in una canna è necessario chiuderla al traffico; in futuro, con adeguati livelli di affidabilità e sicurezza, un robot potrebbe effettuare ispezioni e operazioni anche durante il normale esercizio ferroviario. Si ridurrebbe così la necessità di inviare personale nei cunicoli.

Non si tratta di sostituire i tecnici, ma di affiancarli. La manutenzione del futuro potrebbe passare anche da un quadrupede comandato a distanza, lasciando alle persone la competenza e la responsabilità delle decisioni.