{"id":20371,"date":"2017-09-26T15:32:07","date_gmt":"2017-09-26T13:32:07","guid":{"rendered":"https:\/\/www.generationrobots.com\/blog\/?p=20371"},"modified":"2025-04-08T10:14:54","modified_gmt":"2025-04-08T08:14:54","slug":"caso-di-studio-progetto-serval-teleoperazione-di-un-braccio-robotico-per-lo-smantellamento-nucleare","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.generationrobots.com\/blog\/it\/caso-di-studio-progetto-serval-teleoperazione-di-un-braccio-robotico-per-lo-smantellamento-nucleare\/","title":{"rendered":"Caso di studio: progetto SERVAL (teleoperazione di un braccio robotico per lo smantellamento nucleare)"},"content":{"rendered":"\t\t<div data-elementor-type=\"wp-post\" data-elementor-id=\"20371\" class=\"elementor elementor-20371\" data-elementor-post-type=\"post\">\n\t\t\t\t\t\t<section class=\"elementor-section elementor-top-section elementor-element elementor-element-7de4113b elementor-section-boxed elementor-section-height-default elementor-section-height-default\" data-id=\"7de4113b\" data-element_type=\"section\" data-e-type=\"section\">\n\t\t\t\t\t\t<div class=\"elementor-container elementor-column-gap-default\">\n\t\t\t\t\t<div class=\"elementor-column elementor-col-100 elementor-top-column elementor-element elementor-element-78650558\" data-id=\"78650558\" data-element_type=\"column\" data-e-type=\"column\">\n\t\t\t<div class=\"elementor-widget-wrap elementor-element-populated\">\n\t\t\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-747560ca elementor-widget elementor-widget-text-editor\" data-id=\"747560ca\" data-element_type=\"widget\" data-e-type=\"widget\" data-widget_type=\"text-editor.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<h2>Contesto: robotica in zone ad alto rischio<\/h2><p>Esistono contesti in cui \u00e8 fondamentale che i robot sostituiscano l&rsquo;intervento umano, come quando si tratta di intervenire in zone ad alto rischio: sul fondo degli oceani, nello spazio o in ambienti caratterizzati da condizioni difficili come climi estremi, topografia, radioattivit\u00e0.<\/p><h2>G\u00e9n\u00e9ration Robots commissionata dal CEA per lavorare nel campo della robotica in ambienti radioattivi<\/h2><p><strong> <a title=\"Grlab - Bureau d'\u00e9tudes et int\u00e9grateur en robotique mobile\" href=\"https:\/\/grlab.fr\/en\/robotics-engineering-office\/\"> G\u00e9n\u00e9ration Robots <\/a> <\/strong> <strong> lavora dunque, da molti anni con il <a class=\"catalogue\" title=\"Commissariat \u00e0 l'\u00e9nergie atomique et aux \u00e9nergies alternatives\" href=\"https:\/\/www.cea.fr\/english\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\"> CEA <\/a> <\/strong> (Commissariato per l&rsquo;energia atomica e le energie alternative), con l&rsquo;obiettivo di migliorare le condizioni di lavoro degli operatori nel settore nucleare. Nel 2015 e 2016, Generation Robots aveva gi\u00e0 collaborato con il CEA nella creazione di pack di comportamenti per <strong>scenari come \u00a0\u00bb ispezioni\u00a0\u00bb, \u00ab\u00a0manipolazione di materiali radioattivi\u00a0\u00bb o \u00ab\u00a0incidenti nucleari\u00a0\u00bb<\/strong>. Per ottenere maggiori informazioni sul progetto \u00ab\u00a0Robot umanoidi d&rsquo;ispezione e la bonifica in ambienti con scatole guanto nucleari\u00a0\u00bb, consulta il seguente documento.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-c5e3d09 elementor-align-center elementor-widget elementor-widget-button\" data-id=\"c5e3d09\" data-element_type=\"widget\" data-e-type=\"widget\" data-settings=\"{&quot;_animation&quot;:&quot;none&quot;}\" data-widget_type=\"button.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<div class=\"elementor-button-wrapper\">\n\t\t\t\t\t<a class=\"elementor-button elementor-button-link elementor-size-sm elementor-animation-float\" href=\"https:\/\/hal.science\/hal-01254972\/document\">\n\t\t\t\t\t\t<span class=\"elementor-button-content-wrapper\">\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<span class=\"elementor-button-text\">Leggi il documento<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-22ec898 elementor-widget elementor-widget-text-editor\" data-id=\"22ec898\" data-element_type=\"widget\" data-e-type=\"widget\" data-widget_type=\"text-editor.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<p><strong>Robot umanoide per ispezione e bonifica in scatola a guanti nucleare<\/strong><\/p><p>Estratto\u2014 Questo lavoro presenta una valutazione dell&rsquo;opportunit\u00e0 di utilizzare robot umanoidi in contesti nucleari. Il progetto ha utilizzato la piattaforma DaRwIn-OP, apportando le modifiche necessarie per trasformarla in un operatore di intervento in ambiente nucleare.<\/p><p>I due principali ambiti di lavoro hanno riguardato l&rsquo;integrazione di un sensore per la misurazione radiologica sull&rsquo;umanoide e il controllo dei bracci tramite una telecamera a campo profondo.<\/p><p>I test effettuati mostrano la capacit\u00e0 di eseguire misurazioni radiologiche tramite il sensore integrato e la realizzazione di tamponi per valutare la contaminazione di un oggetto.<\/p><figure class=\"wp-block-image aligncenter\"><a href=\"\/blog\/wp-content\/uploads\/2017\/08\/robot-hari-gerentaion-robots-cea-nucleaire.jpg\"><img fetchpriority=\"high\" decoding=\"async\" width=\"800\" height=\"449\" class=\"wp-image-4240\" src=\"http:\/\/www.generationrobots.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2017\/08\/robot-hari-gerentaion-robots-cea-nucleaire.jpg\" alt=\"robot-hari-gerentaion-robots-cea-nucleaire\" srcset=\"https:\/\/www.generationrobots.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2017\/08\/robot-hari-gerentaion-robots-cea-nucleaire.jpg 800w, https:\/\/www.generationrobots.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2017\/08\/robot-hari-gerentaion-robots-cea-nucleaire-300x168.jpg 300w, https:\/\/www.generationrobots.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2017\/08\/robot-hari-gerentaion-robots-cea-nucleaire-687x386.jpg 687w\" sizes=\"(max-width: 800px) 100vw, 800px\" \/><\/a><\/figure><p><strong>Robot Darwin-OP sta realizzando un tampone per valutare la contaminazione di un oggetto<\/strong><\/p><p>Un altro studio di questo tipo era stato realizzato dal nostro ufficio di progettazione robotica (GR Lab) con un robot a zampe, il robot hexapode PhantomX.<\/p><h2>Ultimo progetto CEA\/G\u00e9n\u00e9ration Robots: teleoperazione di un braccio robotico per lo smantellamento nucleare<\/h2><p>Per questo nuovo progetto (2017), l&rsquo;obiettivo era <strong>permettere a un operatore remoto di effettuare operazioni di smantellamento tramite teleoperazione di un braccio robotico montato su una piattaforma mobile<\/strong>.<\/p><h3>In questo progetto, ci sono stati assegnati 3 obiettivi, ognuno corrispondente a un tipo di compito:<\/h3><ul><li><strong> Teleoperazione: <\/strong> controllo articolare e cartesiano del braccio robotico tramite interfaccia grafica e joystick 6D;<\/li><li><strong> Sequenze: <\/strong> registrazione e riproduzione di traiettorie e sequenze di operazioni complesse;<\/li><li><strong> Sorveglianza: <\/strong> feedback video tramite telecamera per oggetti e ambiente, sensore di forza 6D, pianificazione su modello 3D.<\/li><\/ul><h3>Il progetto \u00e8 stato suddiviso in 2 fasi:<\/h3><ul><li>Parte <strong> Hardware <\/strong> (architettura hardware)<\/li><li>Parte <strong> Software <\/strong> (architettura software)<\/li><\/ul><h3>Assemblaggio e personalizzazione del braccio robotico (parte Hardware)<\/h3><h4>Braccio robotico per lo smantellamento nucleare<\/h4><p>Abbiamo utilizzato un braccio robotico dotato di <strong> 6 gradi di libert\u00e0<\/strong>, utile per le operazioni di smantellamento (in particolare per le operazioni di taglio tramite una sega circolare adattata all&rsquo;estremit\u00e0 del braccio).<\/p><p>Questo braccio con 6 gradi di libert\u00e0 \u00e8 costituito da moduli Schunk PRL. Qual \u00e8 il motivo di questa scelta? <strong>Un rapporto massa\/potenza molto elevato rispetto agli altri bracci robotici presenti sul mercato.<\/strong><\/p><p><strong>Il controllo avviene tramite bus CAN<\/strong>, un sistema che consente ai diversi sensori e attuatori di una piattaforma robotica di comunicare tra loro grazie all&rsquo;integrazione di schede elettroniche, riducendo notevolmente la quantit\u00e0 di cavi (fondamentale per un braccio articolato affinch\u00e9 i cavi non si aggrovigliano e non si strappino).<\/p><p>Per riuscire a rilevare ostacoli in tempo reale, il nostro team <strong>ha sviluppato uno script che calcola il valore della coppia esercitata su ogni articolazione del braccio Schunk<\/strong>. Se il valore \u00e8 troppo elevato, significa che il braccio sta incontrando un ostacolo.<\/p><h4>Due telecamere sono state installate su questa piattaforma:<\/h4><ul><li>Una <strong> telecamera montata sull&rsquo;utensile <\/strong>, posizionata sul braccio robotico, con controllo di messa a fuoco\/zoom\/iris, necessaria per l&rsquo;esecuzione corretta delle operazioni da svolgere;<\/li><li>Una <strong> telecamera ambientale<\/strong>, di tipo dome, che permette all&rsquo;operatore di osservare l&rsquo;ambiente in cui si muove il robot mobile. <strong>Questa telecamera sar\u00e0 fissata al soffitto della stanza esplorata o all&rsquo;estremit\u00e0 di una barra montata sul robot.<\/strong><\/li><\/ul><figure class=\"wp-block-image aligncenter\"><a href=\"\/blog\/wp-content\/uploads\/2017\/08\/robot-dementelement-nucleaire-cea-serval-camera.jpg\"><img decoding=\"async\" width=\"675\" height=\"900\" class=\"wp-image-4244\" src=\"http:\/\/www.generationrobots.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2017\/08\/robot-dementelement-nucleaire-cea-serval-camera.jpg\" alt=\"robot-dementelement-nucleaire-cea-serval-camera\" srcset=\"https:\/\/www.generationrobots.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2017\/08\/robot-dementelement-nucleaire-cea-serval-camera.jpg 675w, https:\/\/www.generationrobots.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2017\/08\/robot-dementelement-nucleaire-cea-serval-camera-225x300.jpg 225w\" sizes=\"(max-width: 675px) 100vw, 675px\" \/><\/a><\/figure><h4>Aggiunta di un sensore di forza<\/h4><p><strong> Installazione di un sensore di forza<\/strong>, che misurer\u00e0 le forze X\/Y\/Z e i momenti MX\/MY\/MZ sull&rsquo;utensile.<\/p><p><strong>Necessario affinch\u00e9 il braccio robotico adatti i suoi movimenti all&rsquo;ambiente circostante (ostacoli, tipo di materiale, ecc.).<\/strong><\/p><h4>Sono stati introdotti due tipi di teleoperazione:<\/h4><ul><li><strong> Un&rsquo;interfaccia grafica <\/strong> (IHM \u2013 Interfaccia Uomo-Macchina): con la possibilit\u00e0 di un controllo articolare e cartesiano (posizione\/velocit\u00e0) tramite l&rsquo;interfaccia grafica.<\/li><li>Un <strong> joystick 6D <\/strong> (con 6 gradi di libert\u00e0, come il braccio robotico): per eseguire teleoperazione cartesiana (determinazione della posizione di un punto in uno spazio grazie a un sistema di coordinate cartesiane). \u00c8 stato creato <strong>un sistema di ritorno di forza in tempo reale (sistema aptico)<\/strong>, in modo tale che l&rsquo;utente possa sapere quando si avvicina ai limiti fisici del robot, che sono stati definiti nell&rsquo;interfaccia.<\/li><\/ul><h4>Illuminazione e sicurezza<\/h4><p>Il robot deve essere in grado di <strong>illuminare il suo ambiente<\/strong>, quindi sono state installate luci controllabili sull&rsquo;utensile e sulla base.<\/p><p>Sono stati inoltre installati dai nostri ingegneri diversi <strong>dispositivi di sicurezza<\/strong>, come un sistema di <strong>heartbeat<\/strong>, che verifica che ci sia sempre una connessione costante tra il PC di controllo e il braccio robotico. \u00c8 stato anche aggiunto un <strong>pulsante di arresto d\u2019emergenza<\/strong>\u00a0e un <strong>sensore per porte dagli utenti finali; <\/strong>quest&rsquo;ultimo consente di verificare lo stato di apertura delle porte (aperte o chiuse).<\/p><h3>Creazione dell&rsquo;architettura Software<\/h3><h4>Middleware ROS<\/h4><p>Lo sviluppo generale di questo progetto con braccio teleoperato in ambiente radioattivo \u00e8 stato realizzato con il <strong>middleware ROS<\/strong>, con lo scopo di massimizzare la modularit\u00e0 del sistema e accelerare gli sviluppi utilizzando l&rsquo;ecosistema di librerie esistenti.<\/p><p><strong>Se desideri saperne di pi\u00f9 sul middleware ROS, con cui abbiamo molta esperienza, non esitare a consultare il nostro articolo di approfondimento sull&rsquo;argomento:<\/strong> <a class=\"catalogue\" title=\"Cos'\u00e8 ROS??\" href=\"\/blog\/en\/ros-robot-operating-system-2\/\"> Cos&rsquo;\u00e8 ROS? <\/a> <strong>? <\/strong><\/p><h4>Comunicazione a basso livello<\/h4><p><strong>La comunicazione a basso livello consente di organizzare e semplificare la trasmissione dei dati tra il computer principale e i vari componenti<\/strong> come gli attuatori, le luci LED, i sensori e altri componenti elettronici. Per la comunicazione con il braccio robotico, abbiamo utilizzato il <strong>protocollo ROS_CANopen<\/strong>.<\/p><p><strong>MoveIt \u00e8 la libreria standard di pianificazione del movimento utilizzata da ROS<\/strong>, che abbiamo impiegato per la cinematica inversa e la pianificazione delle traiettorie. Questa libreria \u00e8 stata sviluppata da Willow Garage (che ha creato anche ROS). MoveIt \u00e8 completamente integrata in ROS.<\/p><p><strong>Abbiamo apportato modifiche per ottimizzare la pianificazione di traiettorie cartesiane complesse e migliorare la capacit\u00e0 di prevedere e evitare gli ostacoli.<\/strong><\/p><h4>Interfaccia di controllo<\/h4><p>Utilizzo della <strong>libreria PySide<\/strong> per lo sviluppo dell&rsquo;interfaccia grafica con una comunicazione ROS verso tutti i moduli C++ che gestiscono gli aspetti critici. PySide <strong>\u00e8 un modulo open source che permette di collegare il linguaggio Python con la libreria Qt. Qt \u00e8 un&rsquo;API orientata agli oggetti sviluppata in C++ che offre componenti per interfacce grafiche<\/strong>, accesso ai dati, connessioni di rete, ecc.<\/p><ul><li><strong> Registrazione e lettura di sequenze: <\/strong> possibilit\u00e0 di registrare e riprodurre punti o traiettorie, di comporre sequenze complesse con manipolazione dell&rsquo;utensile e del sensore di forza;<\/li><li><strong> Meccanismi di riflesso:<\/strong> monitoraggio automatico dei valori del sensore di forza e dei momenti articolari con attivazione di traiettorie di riflesso parametriche (ritorno indietro fino a un tempo o una distanza target).<\/li><\/ul><figure class=\"wp-block-image aligncenter\"><a href=\"\/blog\/wp-content\/uploads\/2017\/08\/interface-cas-client-cea-serval.jpg\"><img decoding=\"async\" width=\"800\" height=\"453\" class=\"wp-image-4242\" src=\"http:\/\/www.generationrobots.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2017\/08\/interface-cas-client-cea-serval.jpg\" alt=\"interface-cas-client-cea-serval\" srcset=\"https:\/\/www.generationrobots.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2017\/08\/interface-cas-client-cea-serval.jpg 800w, https:\/\/www.generationrobots.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2017\/08\/interface-cas-client-cea-serval-300x170.jpg 300w, https:\/\/www.generationrobots.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2017\/08\/interface-cas-client-cea-serval-687x389.jpg 687w\" sizes=\"(max-width: 800px) 100vw, 800px\" \/><\/a><\/figure><h3>Base mobile: robot Husky<\/h3><p>La base mobile scelta per questo progetto \u00e8 il robot Husky, una piattaforma mobile con buone prestazioni anche in condizioni difficili. Dotata da un telaio a quattro ruote motrici potenti, \u00e8 rapidamente personalizzabile e pu\u00f2 muoversi su terreni accidentati, in condizioni estreme (grado di protezione IP44).<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-3c51257 elementor-widget elementor-widget-image\" data-id=\"3c51257\" data-element_type=\"widget\" data-e-type=\"widget\" data-widget_type=\"image.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/static.generation-robots.com\/img\/clearpathrobotics-drone-terrestre-husky-a200-ugv.jpg\" title=\"\" alt=\"Drone terrestre Husky\" loading=\"lazy\" \/>\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-c73f122 elementor-align-center elementor-widget elementor-widget-button\" data-id=\"c73f122\" data-element_type=\"widget\" data-e-type=\"widget\" data-settings=\"{&quot;_animation&quot;:&quot;none&quot;}\" data-widget_type=\"button.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<div class=\"elementor-button-wrapper\">\n\t\t\t\t\t<a class=\"elementor-button elementor-button-link elementor-size-sm elementor-animation-float\" href=\"\/it\/404089-clearpathrobotics-drone-terrestre-husky-a200-ugv.html\">\n\t\t\t\t\t\t<span class=\"elementor-button-content-wrapper\">\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<span class=\"elementor-button-text\">Scopri di pi\u00f9<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-a181007 elementor-widget elementor-widget-spacer\" data-id=\"a181007\" data-element_type=\"widget\" data-e-type=\"widget\" data-widget_type=\"spacer.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t\t\t<div class=\"elementor-spacer\">\n\t\t\t<div class=\"elementor-spacer-inner\"><\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-53a73e5 elementor-widget elementor-widget-text-editor\" data-id=\"53a73e5\" data-element_type=\"widget\" data-e-type=\"widget\" data-widget_type=\"text-editor.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<p>Il nostro <a href=\"\/it\/content\/141-grlab-robotics\"> ufficio di progettazione \u00ab\u00a0GR Lab\u00a0\u00bb <\/a>,\u00a0sviluppa soluzioni innovative e su misura per professionisti (progetti robotici, intelligenza artificiale&#8230;) come quello realizzato per EDF.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-b9d2cbb elementor-widget elementor-widget-heading\" data-id=\"b9d2cbb\" data-element_type=\"widget\" data-e-type=\"widget\" data-widget_type=\"heading.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t<h2 class=\"elementor-heading-title elementor-size-default\">Hai un'idea per un progetto?  Contattaci e ti aiuteremo a svilupparla<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-1b381de elementor-widget elementor-widget-text-editor\" data-id=\"1b381de\" data-element_type=\"widget\" data-e-type=\"widget\" data-widget_type=\"text-editor.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<div><form id=\"plz-form-379cb20e-ec4f-49b8-ab83-86f5e1bd148e\"><\/form><script async src=\"https:\/\/brain.plezi.co\/api\/v1\/web_forms\/scripts?content_web_form_id=379cb20e-ec4f-49b8-ab83-86f5e1bd148e\"><\/script><\/div>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Contesto: robotica in zone ad alto rischio Esistono contesti in cui \u00e8 fondamentale che i robot sostituiscano l&rsquo;intervento umano, come quando si tratta di intervenire in zone ad alto rischio: sul fondo degli oceani, nello spazio o in ambienti caratterizzati da condizioni difficili come climi estremi, topografia, radioattivit\u00e0. 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