Arduino: da piattaforma hobbistica per la prototipazione a dispositivo per la produzione

Arduino

Arduino ha tracciato un solco nel panorama elettronico. In questo articolo analizzeremo il percorso evolutivo attraverso il quale si è delineato lo sviluppo nel tempo di Arduino, la piattaforma più utilizzata per creare progetti elettronici, ma non solo. Vedremo come, in seguito a investimenti da parte del team, Arduino non è più soltanto una scheda di prototipazione circoscritta all'ambito makers e hobbistico, ma è diventata un potente strumento per i professionisti. Ultimamente, infatti, sembra proprio che la spinta dell'azienda sia quella di portare i suoi microcontrollori negli ambienti di produzione. Sin da quando Arduino è stata creata per la prima volta nel lontano 2005, l'obiettivo è stato sempre lo stesso, ovvero quello di offrire a studenti e hobbisti di tutto il mondo un modo semplice e intuitivo per prototipare dispositivi elettronici più o meno complessi. Da quel momento in poi, le schede dell'azienda sono state inserite all'interno di sistemi sempre più complessi e il software è diventato una parte sempre più ampia della sua attività. Complici di questa trasformazione, una vision innovativa e la capacità di saper individuare e attrarre i giusti investimenti. Oggigiorno, Arduino si sta muovendo verso l'ambiente di produzione aziendale, che va ben oltre la fase di prototipazione hobbistica.

L'evoluzione di Arduino

Alla base di un progetto vincente, si sa, c'è sempre una corretta strategia di prodotto, accompagnata da una lungimirante visione globale. Arduino è nata all'Interaction Design Institute di Ivrea come strumento di facile utilizzo per la prototipazione veloce, rivolto soprattutto a studenti senza un particolare background in elettronica e linguaggi di programmazione. L'obiettivo era, appunto, e lo è tuttora, quello di rendere la tecnologia accessibile al maggior numero possibile di utenti e semplice da usare per tutti. Nel corso degli anni, la piattaforma Arduino si è ampliata per offrire semplici strumenti dedicati al mondo dell'istruzione e ai professionisti dell'elettronica. Negli ultimi anni, infatti, Arduino è stata parte integrante dei programmi STEM (Science, Technology, Engineering and Mathematics) in tutto il mondo, visto che c'è un'intera generazione che è cresciuta imparando la tecnologia attraverso le schede e i software Arduino. Adesso, quella generazione già formata sta entrando nella forza lavoro e sta cambiando il modo in cui lavorano i dipartimenti di ingegneria. Ma in che modo le schede Arduino si differenziano dalle altre schede presenti sul mercato? Bè, innanzitutto, Arduino è noto per i microcontrollori, specialmente nelle applicazioni in tempo reale e nelle applicazioni di controllo.

Arduino UNO

Figura 1: Arduino Uno Rev3 (Fonte: Arduino Store)

L'ecosistema Arduino ha evidenziato negli anni alcune esigenze molto precise che trarrebbero vantaggio da un approccio leggermente diverso, che prende il meglio di ciò che è disponibile nei mondi dei microcontrollori e dei microprocessori e li combina per fornire controllo e intelligenza in tempo reale. Pensiamo a tutte quelle applicazioni basate sull'acquisizione e il monitoraggio dei dati in tempo reale.

La nuova generazione di schede

Le ultime versioni della scheda Arduino si rivolgono soprattutto all'Intelligenza Artificiale, alla robotica, all'automazione industriale, al cloud e all'IoT. I dispositivi più recenti sono progettati pensando a un caso d'uso di produzione e, più in generale, di produzione industriale. Oggi, in molti casi, Arduino viene utilizzato in applicazioni di produzione, come lo sviluppo di apparecchiature di test o applicazioni meccatroniche. Analizzando i casi d'uso, è emerso che centinaia di migliaia di aziende in tutto il mondo utilizzano Arduino per la prototipazione rapida di applicazioni complesse. Ciò significa che il microprocessore e tutti i componenti sulla scheda hanno un intervallo di temperatura più elevato per affrontare gli ambienti più difficili. Di questo possiamo facilmente rendercene conto semplicemente consultando i datasheet delle nuove versioni delle schede. La linea Pro ne è un esempio lampante. In combinazione con l'aspetto della sicurezza, queste caratteristiche collocano la gamma Arduino Pro in una classe diversa di dispositivi per uso industriale. Sono prodotti che possono essere facilmente inseriti in una macchina o come prodotto per aggiornare un processo e inviare dati al cloud senza dover installare anche riscaldatori e/o dispositivi di raffreddamento aggiuntivi. Parallelamente, l'evoluzione ha investito anche il lato software. Arduino si è infatti evoluta in una piattaforma completa che fornisce hardware, firmware, software, servizi cloud e contenuti. Per raggiungere l'obiettivo di rendere la tecnologia accessibile e facile da usare per tutti, l'approccio al software e ai servizi cloud diventa una componente essenziale. Per facilitare il compito, Arduino fornisce anche librerie più complesse per risolvere i problemi aziendali.

Portenta Max Carrier

Figura 2: Portenta Max Carrier (Fonte: Arduino Store)

Sono in corso di sviluppo partnership relative ad applicazioni di Intelligenza Artificiale per rendere possibile il riconoscimento di immagini o l'elaborazione di segnali su un microcontrollore senza che lo sviluppatore debba conoscere tutti i dettagli su come funziona l'algoritmo o il modello di addestramento. La strategia è quella di fornire alle aziende uno stack completo di HW, FW, librerie e accessori per favorire il passaggio dal prototipo alla produzione senza interruzioni. Nelle aziende in cui le capacità interne di ricerca e sviluppo sono poco sviluppate, anche a causa di ridotte risorse economiche disponibili, Arduino fornisce gli strumenti per creare applicazioni più sofisticate senza dover progettare una scheda personalizzata. Arduino ha anche un grande potenziale nel controllo di macchine e sistemi. L'introduzione di funzionalità competitive di connettività sicura è resa possibile insieme a bus di campo e interfacce I/O più standard, aprendo l'opportunità per l'implementazione del PLC in molti campi applicativi (Cfr. Arduino Opta). I macchinari compatti e le apparecchiature di produzione ausiliarie possono trarre vantaggio dai prodotti Arduino, come Portenta Machine Control, e da un'esperienza utente eccezionale, combinando Arduino con linguaggi di programmazione PLC più tradizionali. Il tutto, in linea con l'obiettivo di Arduino di rendere la tecnologia complessa accessibile e semplice da usare per tutti, indipendentemente dal livello di conoscenze e capacità. La diffusione delle tecnologie IoT e IIoT  offre un'entusiasmante opportunità per Arduino, non solo con i microcontrollori e il microprocessore, ma anche con i sensori. Arduino fornisce dispositivi multisensore, che offrono agli utenti funzionalità di rilevamento di fascia alta con intelligenza integrata, a un prezzo molto accessibile e con un fattore di forma ridotto e un basso consumo energetico.

Portenta X8

Figura 3: Portenta X8 (Fonte: Arduino Store)

La capacità di rilevare ed elaborare molti tipi diversi di dati sull'edge aumenta l'autonomia e riduce la latenza e il consumo energetico, garantisce maggiore privacy e richiede meno larghezza di banda. Un esempio è rappresentato dall'Arduino Nicla Sense ME di cui abbiamo parlato più volte all'interno del sito web di Elettronica Open Source e che presenta il set di sensori più recenti di Bosch Sensortec combinati con un microcontrollore, in modo da poter eseguire piccoli algoritmi di apprendimento automatico (Machine Learning) localmente (sull'edge) per rilevare schemi sul dispositivo e attivare poi un'azione nel cloud, aprendo una gamma completamente nuova di applicazioni che sfruttano la fusione su sensore.

Nicla Sense ME

Figura 4: Nicla Sense ME (Fonte: Arduino Store)

Parola chiave: open source

Arduino ha milioni di follower e utenti appassionati in tutto il mondo. Da sempre Arduino viene associata al modello open source. Adottare un approccio open source (hardware e software) è infatti determinante per accelerare l'innovazione, sfruttando la scalabilità e l'esperienza della community di utenti di Arduino, che contribuisce con nuove funzionalità, correzioni di bug, revisione collaborativa e modifiche al codice. La community fornisce un vantaggio chiave agli sviluppatori professionisti, consentendo un'adozione più rapida della tecnologia grazie all'ulteriore flessibilità e alla riduzione dei rischi, permettendo a chiunque di utilizzare, studiare e modificare il codice. Gli investimenti futuri saranno principalmente dedicati alla ricerca e sviluppo, per affinare una tecnologia che diventa sempre più sofisticata, con una piattaforma dotata di hardware, firmware e servizi cloud integrati. Arduino fornisce agli ingegneri gli strumenti giusti per evitare la necessità di riscrivere o ripetere attività e codifica, lasciandoli liberi di concentrarsi sull'applicazione finale. Questi obiettivi sono resi particolarmente evidenti attraverso l'uso della piattaforma Arduino Cloud che diventerà più facile e veloce che mai. Un altro obiettivo essenziale è fornire ai giovani makers un ambiente familiare quando entrano nel mondo embedded e AIoT, senza rinunciare ai vantaggi per gli ingegneri e i professionisti in generale.

Considerazioni conclusive

Arduino aiuta i progettisti ad avvicinarsi all'IoT e ai prodotti connessi senza la necessità di investire in servizi di sviluppo o assumere ingegneri progettisti, consentendo loro di concentrarsi sulle applicazioni che stanno progettando. Verrebbe da chiedersi se c'è ancora "posto" per gli hobbisti nella nuova generazione di schede Arduino. La risposta è sicuramente affermativa. E questo, grazie al costante impegno di Arduino nel proseguire il grande supporto per la community. La nuova direzione verso cui si orienta l'ultima generazione dell'hardware Arduino non rappresenta un cambio di rotta rispetto alla mission di democratizzare le tecnologie più avanzate, ma si pone come una estensione verso un mercato di tipo professionale, oltre al mercato tradizionale di makers e creatori.

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