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Paolo Dario
27/09/23 20:23
Biorobotica oggi: una scienza in aiuto dell’uomo
Fonte: Tech4Future.info
Nata circa 40 anni fa, la biorobotica si è ricavata spazi sempre più importanti. Merito anche di Paolo Dario, uno dei “padri” di questa branca della robotica che ne illustra presente e futuro
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Quando la robotica incontra il mare per proteggere l’ambiente | Cubit Innovation Labs e il progetto MUSAI
Il progetto MUSAI si avvicina alla sua conclusione: siamo infatti entrati nell’ultimo mese di attività, durante il quale il team sta portando avanti le fasi finali di test e validazione del sistema. In questo contesto abbiamo chiesto a Lorenzo Monti, CTO di Cubit Innovation Labs, di raccontarci il percorso svolto fino a oggi, i principali risultati ottenuti e le prospettive future di MUSAI.
Può raccontarci in cosa consiste il progetto MUSAI e qual è il suo obiettivo principale?
“MUSAI è un sistema subacqueo modulare e flessibile, pensato per supportare attività di monitoraggio e tutela degli ambienti marini. È stato sviluppato per adattarsi a diversi contesti operativi ed è facilmente integrabile con piattaforme già esistenti, come ROV o altri mezzi subacquei. La sua particolarità sta nella capacità di unire meccanica avanzata e intelligenza artificiale: attraverso algoritmi di computer vision e sensor fusion, MUSAI è infatti in grado di riconoscere e localizzare in tempo reale rifiuti e altre anomalie presenti nei fondali. I dati acquisiti vengono elaborati direttamente a bordo del sistema e trasmessi subito a un mezzo di supporto, permettendo così di agire in maniera rapida ed efficace. In questo modo, MUSAI si propone come una soluzione concreta e versatile per chi opera nella salvaguardia degli oceani e nello studio degli ecosistemi marini”.
Quali sono i principali elementi di innovazione che differenziano MUSAI da altre soluzioni presenti sul mercato?”
“Tre aspetti principali. Innanzitutto l’elaborazione AI on-edge: la capacità di elaborare i dati direttamente a bordo, senza dipendere da connessioni esterne. Questo riduce la latenza e aumenta l’affidabilità del sistema. Quindi l’architettura modulare e scalabile che permette di personalizzare il sistema con diverse configurazioni (telecamere, sensori chimici, acustici, geofisici) a seconda del contesto operativo. Infine la profondità operativa e robustezza: MUSAI è progettato per operare in ambienti estremi, capace di resistere a profondità variabili fino a 1000 m (ad oggi 100 m) e garantire affidabilità anche in condizioni critiche”.
Quali sono state le fasi dell’evoluzione di MUSAI che hanno portato al prototipo finale?
“MUSAI è partito con una prima fase di progettazione e definizione dell’architettura meccanica ed elettronica, affiancata dall’addestramento iniziale dei modelli di intelligenza artificiale. In seguito abbiamo realizzato un pre-prototipo in stampa 3D, che ci ha permesso di validare le scelte tecniche e avviare i primi test di integrazione. La seconda fase ha visto lo sviluppo del prototipo meccanico e i test in ambiente controllato, presso la piscina comunale di Pontedera. Qui abbiamo iniziato a validare le funzionalità principali: acquisizione ed elaborazione delle immagini, trasmissione dei dati, prime verifiche sulla tenuta stagna e sulla modularità del sistema. Successivamente siamo passati alle prove in mare aperto, un passaggio cruciale per valutare le prestazioni in scenari operativi reali. Queste attività hanno permesso di addestrare l’algoritmo di riconoscimento, testare la sensor fusion e verificare la stabilità del sistema durante immersioni prolungate. Infine, siamo entrati nella fase attuale di integrazione completa: MUSAI è stato installato a bordo del ROV BlueROV2 e stiamo conducendo test a banco, in vasca e in mare. L’obiettivo è validare la compatibilità hardware e software, perfezionare l’addestramento con nuovi dataset e testare la navigazione del sistema integrato. Il percorso culminerà con le campagne in profondità, previste entro la fine del progetto, per validare definitivamente autonomia, resistenza e libertà di movimento”.
In quali contesti immaginate che MUSAI possa essere applicato?
“Le potenzialità sono molteplici. MUSAI nasce per il monitoraggio e la salvaguardia ambientale, individuando e classificando i rifiuti marini. Ma le stesse tecnologie - architettura modulare, sensor fusion e intelligenza artificiale - possono essere applicate anche in altri ambiti, come: supporto alla ricerca scientifica, monitoraggio di infrastrutture portuali o offshore, fino all’acquacoltura sostenibile. La forza del progetto sta proprio nella versatilità del sistema, che può essere adattato a esigenze molto diverse.
Guardando al futuro, quali sviluppi prevedete per MUSAI?
“In questo ultimo mese di progetto ci concentreremo sui test in profondità, prima in ambienti controllati e poi in mare aperto, per validare la resistenza del sistema e la libertà di navigazione del prototipo integrato. Una volta completata questa fase, MUSAI sarà pronto a supportare scenari applicativi sempre più complessi. In prospettiva, l’evoluzione del sistema potrà includere l’integrazione con nuove tipologie di sensori, l’ampliamento delle capacità di analisi dei dati e la collaborazione con enti di ricerca e istituzioni ambientali. Il nostro obiettivo rimane chiaro: offrire una soluzione concreta e versatile per il monitoraggio, l’analisi e la gestione dell’ambiente marino, capace di supportare attività di ricerca, protezione degli ecosistemi e applicazioni operative in diversi contesti”.
“MUSAI è un sistema subacqueo modulare e flessibile, pensato per supportare attività di monitoraggio e tutela degli ambienti marini. È stato sviluppato per adattarsi a diversi contesti operativi ed è facilmente integrabile con piattaforme già esistenti, come ROV o altri mezzi subacquei. La sua particolarità sta nella capacità di unire meccanica avanzata e intelligenza artificiale: attraverso algoritmi di computer vision e sensor fusion, MUSAI è infatti in grado di riconoscere e localizzare in tempo reale rifiuti e altre anomalie presenti nei fondali. I dati acquisiti vengono elaborati direttamente a bordo del sistema e trasmessi subito a un mezzo di supporto, permettendo così di agire in maniera rapida ed efficace. In questo modo, MUSAI si propone come una soluzione concreta e versatile per chi opera nella salvaguardia degli oceani e nello studio degli ecosistemi marini”.
Quali sono i principali elementi di innovazione che differenziano MUSAI da altre soluzioni presenti sul mercato?”
“Tre aspetti principali. Innanzitutto l’elaborazione AI on-edge: la capacità di elaborare i dati direttamente a bordo, senza dipendere da connessioni esterne. Questo riduce la latenza e aumenta l’affidabilità del sistema. Quindi l’architettura modulare e scalabile che permette di personalizzare il sistema con diverse configurazioni (telecamere, sensori chimici, acustici, geofisici) a seconda del contesto operativo. Infine la profondità operativa e robustezza: MUSAI è progettato per operare in ambienti estremi, capace di resistere a profondità variabili fino a 1000 m (ad oggi 100 m) e garantire affidabilità anche in condizioni critiche”.
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“MUSAI è partito con una prima fase di progettazione e definizione dell’architettura meccanica ed elettronica, affiancata dall’addestramento iniziale dei modelli di intelligenza artificiale. In seguito abbiamo realizzato un pre-prototipo in stampa 3D, che ci ha permesso di validare le scelte tecniche e avviare i primi test di integrazione. La seconda fase ha visto lo sviluppo del prototipo meccanico e i test in ambiente controllato, presso la piscina comunale di Pontedera. Qui abbiamo iniziato a validare le funzionalità principali: acquisizione ed elaborazione delle immagini, trasmissione dei dati, prime verifiche sulla tenuta stagna e sulla modularità del sistema. Successivamente siamo passati alle prove in mare aperto, un passaggio cruciale per valutare le prestazioni in scenari operativi reali. Queste attività hanno permesso di addestrare l’algoritmo di riconoscimento, testare la sensor fusion e verificare la stabilità del sistema durante immersioni prolungate. Infine, siamo entrati nella fase attuale di integrazione completa: MUSAI è stato installato a bordo del ROV BlueROV2 e stiamo conducendo test a banco, in vasca e in mare. L’obiettivo è validare la compatibilità hardware e software, perfezionare l’addestramento con nuovi dataset e testare la navigazione del sistema integrato. Il percorso culminerà con le campagne in profondità, previste entro la fine del progetto, per validare definitivamente autonomia, resistenza e libertà di movimento”.
In quali contesti immaginate che MUSAI possa essere applicato?
“Le potenzialità sono molteplici. MUSAI nasce per il monitoraggio e la salvaguardia ambientale, individuando e classificando i rifiuti marini. Ma le stesse tecnologie - architettura modulare, sensor fusion e intelligenza artificiale - possono essere applicate anche in altri ambiti, come: supporto alla ricerca scientifica, monitoraggio di infrastrutture portuali o offshore, fino all’acquacoltura sostenibile. La forza del progetto sta proprio nella versatilità del sistema, che può essere adattato a esigenze molto diverse.
Guardando al futuro, quali sviluppi prevedete per MUSAI?
“In questo ultimo mese di progetto ci concentreremo sui test in profondità, prima in ambienti controllati e poi in mare aperto, per validare la resistenza del sistema e la libertà di navigazione del prototipo integrato. Una volta completata questa fase, MUSAI sarà pronto a supportare scenari applicativi sempre più complessi. In prospettiva, l’evoluzione del sistema potrà includere l’integrazione con nuove tipologie di sensori, l’ampliamento delle capacità di analisi dei dati e la collaborazione con enti di ricerca e istituzioni ambientali. Il nostro obiettivo rimane chiaro: offrire una soluzione concreta e versatile per il monitoraggio, l’analisi e la gestione dell’ambiente marino, capace di supportare attività di ricerca, protezione degli ecosistemi e applicazioni operative in diversi contesti”.
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