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Riproduzione del senso del tatto: la sfida dell’università di Pisa è partita

Perché ne stiamo parlando
L’obiettivo è colmare il divario che esiste tra i dispositivi di visione artificiale e i sistemi aptici. I sistemi sviluppati avranno un impatto significativo in tutti gli ambiti dell’interazione uomo-macchina, in particolare nella realtà aumentata e virtuale e nella telerobotica, ma anche nella robotica autonoma o per migliorare l’accessibilità del contenuto digitale a persone non vedenti.

Riproduzione del senso del tatto: la sfida dell'università di Pisa è partita
Matteo Bianchi, Dipartimento di Ingegneria dell’informazione Università di Pisa, Centro di Ricerca "Enrico Piaggio", Coordinatore PERCEIVING

Proporre un approccio innovativo alla modellazione del tatto umano, sfruttando tutti quei meccanismi che gli esseri umani utilizzano per semplificare il processamento dell’immenso numero di input sensoriali tattili. Un concetto che si può riassumere con una sola frase: riproduzione del senso del tatto. Sarà una sfida difficile e molto complessa, ma non impossibile. Questo l’obiettivo del progetto PERCEIVING: colmare il divario che esiste tra i dispositivi di visione artificiale e i sistemi aptici, ovvero dispositivi per acquisire e restituire l’informazione tattile nell’interazione avanzata uomo-macchina. Ne abbiamo parlato con Matteo Bianchi del Dipartimento di Ingegneria dell’informazione e del Centro di Ricerca “Enrico Piaggio”, nonché coordinatore del progetto.

In cosa consiste PERCEIVING?

«In poche parole, costruire immagini per le mani il più vicine possibili alle immagini che vediamo con gli occhi. Vorrei raggiungere questo risultato minimizzando il numero e la complessità della componentistica richiesta, per la costruzione di sistemi indossabili che consentano di acquisire le informazioni tattili e restituirle all’operatore. Ad oggi, le interfacce e i sensori che vengono utilizzati per restituire e acquisire l’informazione tattile nell’interazione avanzata uomo-macchina e in robotica presentano grandi limiti in termini della qualità e quantità di stimoli che riescono a catturare e fornire. La ragione principale è la complessità del tatto umano che rende impossibile un copycatting (la copia) delle capacità biologiche in sistemi meccatronici. Il punto di partenza è un approccio rivoluzionario alla modellazione del tatto umano, che mira ad individuare una rappresentazione esaustiva della percezione tattile, che sia implementabile in dispositivi artificiali».

Con questo progetto sarà costruito un sistema aptico indossabile e un guanto per percepire efficacemente tutti i principali segnali tattili. Come saranno composti e in che modo funzioneranno?

«La scelta della tipologia di sensori e attuatori e la loro distribuzione sulla mano (umana e robotica) sarà guidata dai risultati della modellazione del tatto umano. Un punto importante sarà costituito dall’utilizzo di materiali meccanicamente trasparenti per la realizzazione del dispositivo di restituzione, come ad esempio i tessuti, che consentono di sovrapporre alla percezione naturale degli oggetti esplorati caratteristiche virtuali, facendoli ad esempio risultare più morbidi. Questo consentirà un’implementazione rivoluzionaria del paradigma del “feel through” (sentire attraverso) per la realtà tattile aumentata, ovvero l’analogo del “see through” (guardare attraverso) in visione».

I dispositivi in quali ambiti possono essere applicati e per quali patologie?

«Nella telerobotica, per manipolare e riconoscere oggetti mediante manipolatori teleoperati in ambienti ostili, e nella realtà estesa, ad esempio per rendere accessibile il contenuto digitale alle persone non vedenti. Si pensi poi a quanto potrebbe essere ricca l’esperienza di interagire con il contenuto digitale del nostro smartphone, controllare una mano robotica in teleoperazione od essere immersi in una realtà aumentata se potessimo avere accesso a tutte le informazioni che comunemente riusciamo a percepire mediante il nostro tatto».

Quanto inciderà positivamente su altri settori?

«I risultati avranno un impatto positivo in molti ambiti, soprattutto quelli che prevedono un intervento di un robot controllato da remoto dell’operatore umano, dalle operazioni che coinvolgono la manipolazione di materiali pericolosi, alle azioni di ispezione e recupero a seguito di eventi catastrofici, fino ad arrivare alle operazioni spaziali e la chirurgia robotica».

Quanto è stato finanziato e quali figure/Enti sono coinvolti?

«Il progetto è tra 47 le proposte d’eccellenza selezionate su un totale di 1912 per il Fondo Italiano per la Scienza (FIS), che mira a promuovere lo sviluppo della ricerca fondamentale sul modello europeo dell’ERC (European Research Council). PERCEIVING ha ricevuto un finanziamento di 994.795,99 euro su 5 anni. I progetti vengono sviluppati dal singolo PI (Principal Investigator), il cui curriculum è parte integrante dell’iter di valutazione delle proposte, che agisce all’interno della “host institution”, in questo caso l’università di Pisa».

Quali sono i prossimi passi?

«La costruzione di un modello matematico, fondamentale in qualunque ricerca che coinvolga la robotica. Stiamo iniziando a costruire modelli della percezione tattile delle principali proprietà fisiche degli oggetti che ci circondano»

Come si inserisce questo progetto nello scenario della ricerca italiana?

«In Italia ci sono ottimi ricercatori in ogni ambito scientifico. Le iniziative, come il FIS vanno nella direzione giusta, contribuendo allo sviluppo della ricerca fondamentale. La strada intrapresa è buona! Purtroppo, però, resta ancora molto da fare. La stabilizzazione delle figure professionali rimane un grosso problema italiano, soprattutto se paragonato ad altri paesi europei. È importante dare sicurezze ai nostri ricercatori che sono brillanti e volenterosi, perderli sarebbe un vero peccato. Inoltre, il miglioramento e l’aumento delle infrastrutture è un punto fondamentale su cui lavorare ancora e di più. Gli spazi sono sempre meno (o meglio, i ricercatori sono sempre di più!) e la loro manutenzione non sembra essere sempre una priorità, ma spazi adeguati garantiscono non solo il proseguire le ricerche con serenità, ma la concreta possibilità di ampliare e sviluppare ricerche ancora più innovative e, anche, utili per tutti».

Sarà una sfida difficile, ma l’obiettivo è molto ambizioso. Si pensi a quanto potrebbe essere ricca l’esperienza di interagire con il contenuto digitale dei nostri smartphone, controllare una mano robotica in teleoperazione o essere immersi in una realtà aumentata se potessimo avere accesso a tutte le informazioni che comunemente riusciamo a percepire mediante il nostro tatto.

Keypoints

  • PERCEIVING è un progetto rivoluzionario per costruire un sistema aptico indossabile e un guanto per percepire efficacemente tutti i principali segnali tattili
  • Il progetto è tra 47 le proposte d’eccellenza selezionate su un totale di 1912 per il Fondo Italiano per la Scienza (FIS), che mira a promuovere lo sviluppo della ricerca fondamentale sul modello europeo dell’ERC (European Research Council)
  • Ha ricevuto un finanziamento dal Fondo Italiano per la Scienza (FIS) di quasi un milione di euro
  • La scelta della tipologia di sensori e attuatori e la loro distribuzione sulla mano (umana e robotica) sarà guidata dai risultati della modellazione del tatto umano
  • I dispositivi possono essere applicati nella telerobotica e nella realtà estesa

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