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ROBOTICA COLLABORATIVA, ARRIVA UNA NUOVA PELLE ARTIFICIALE SENSORIZZATA

Una recente pubblicazione apre nuove opportunità nel campo della robotica collaborativa. Infatti, in un recente studio, pubblicato sulla rivista scientifica internazionale Nature Machine Intelligence e coordinato dall’Istituto di BioRobotica della Scuola Superiore Sant’Anna, in collaborazione con l’Istituto Italiano di Tecnologia, le Università Sapienza di Roma e Campus Bio-Medico di Roma e Ca’ Foscari Venezia, e con il centro di competenza ARTES 4.0, viene spiegato il funzionamento di una innovativa pelle artificiale che emula una famiglia di corpuscoli della pelle umana, i recettori chiamati corpuscoli di Ruffini che permetteranno, in tutta sicurezza, l’interazione fisica delle macchine con ambiente e persone.

“Con questa tecnologia innovativa di tatto artificiale abbiamo mostrato la capacità di codificare, su un’area larga e con geometria complessa, due proprietà fondamentali e caratteristiche della percezione tattile umana: la localizzazione del punto di contatto e l’intensità della forza con cui il robot interagisce con l’ambiente.”

Calogero Oddo, professore dell’Istituto di BioRobotica della Scuola Superiore Sant’Anna e coordinatore scientifico dello studio
LA NUOVA PELLE BIOMIMETICA

La nuova pelle biomimetica realizzata – afferma Mariangela Filosa, dottoranda dell’Istituto di BioRobotica della Scuola Superiore Sant’Anna e co-autrice dello studio – è costituita da una matrice polimerica soffice che integra sensori fotonici a reticolo di Bragg.

“In questo studio abbiamo utilizzato l’integrazione tra intelligenza fisica e intelligenza artificiale.
Il posizionamento dei sensori all’interno della pelle artificiale, infatti, si basa sull’intelligenza fisica: affinché “si parlino tra loro” tramite la pelle stessa, i sensori devono essere posizionati a una certa distanza e profondità, mentre l’interpretazione del segnale prodotto dai sensori impiega l’intelligenza artificiale.

Per ottenere risultati più accurati dagli algoritmi di intelligenza artificiale, abbiamo usato un insieme di griglie di calcolo, come spesso viene fatto per problemi di fluidodinamica computazionale, a testimonianza del fatto che questo campo di ricerca può essere affrontato efficacemente con un approccio multidisciplinare.”

Edoardo Sinibaldi, ricercatore dell’Istituto Italiano di Tecnologia, che lo ha co-supervisionato dal punto di vista scientifico

Questa tecnologia fa parte della cosiddetta robotica collaborativa, con scenari diversi come la robotica medica, la robotica chirurgica, la robotica per l’assistenza personale, e permetterà ai robot di interagire con le persone e ad assisterle nel modo più sicuro nei compiti quotidiani.

Un altro scenario è quello dell’industria 4.0: il robot potrà diventare un compagno del lavoratore e della lavoratrice permettendo di alleviare i compiti e la fatica fisica e riducendo l’incidenza degli infortuni sul lavoro.

UNA COLLABORAZIONE TRA ECCELLENZE ITALIANE

La tecnologia è stata sviluppata presso l’Istituto di BioRobotica della Scuola Superiore Sant’Anna grazie ad una fertile interazione scientifica del Neuro-Robotic Touch Lab, coordinato da Calogero Oddo, con Edoardo Sinibaldi dell’Istituto Italiano di Tecnologia, Eduardo Palermo, ricercatore dell’Università Sapienza di Roma, Emiliano Schena, professore dell’Università Campus Bio-medico di Roma, con l’Università Ca’ Foscari Venezia e con il centro di competenza ARTES 4.0.

In particolare, hanno conseguito la laurea magistrale in ingegneria biomedica presso l’Università Sapienza di Roma, con quattro tesi in collaborazione con l’Istituto di BioRobotica della Scuola Superiore Sant’Anna, il primo autore Luca Massari, la prima co-autrice Giulia Fransvea e le co-autrici Jessica D’Abbraccio e Martina Zaltieri, che poi hanno proseguito il loro percorso di studi e di ricerca presso le università partner di questo lavoro, nell’ambito di tesi di dottorato, borse e assegni di ricerca. Queste mobilità sono state determinanti per lo sviluppo della tecnologia, con un percorso di ricerca pluriennale finanziato anche dal Ministero dell’Università e della Ricerca con il progetto PARLOMA, dedicato allo sviluppo del braccio robotico collaborativo presentato, dalla Regione Toscana con il progetto TUNE-BEAM, sullo studio del senso del tatto umano, e dalla Commissione Europea con il progetto EINST4INE, sulla robotica collaborativa per industria 4.0.

“Una collaborazione intensa e duratura tra gruppi di ricerca di eccellenza, per un obiettivo sfidante: l’interazione tra intelligenza fisica e artificiale riduce la necessità di barriere abilitando la cooperazione dei robot, un principio fondamentale per industria 4.0 e non solo. L’estensione della sensazione tattile su tutta la struttura dei robot permette di percepire l’interazione con le persone con una modalità nuova e potenziata, rendendo la macchina capace di adattare il suo comportamento all’ambiente circostante.”

Eduardo Palermo, ricercatore presso l’Università Sapienza di Roma

“Migliorare la sicurezza sul lavoro, i risultati di una procedura chirurgica, la qualità di vita di persone che hanno l’esigenza di assistenza sono tra le nostre principali ambizioni. Il coinvolgimento con altre eccellenze italiane in questo progetto ha consentito di apportare un contributo rilevante alla messa in opera di attività che concorrono allo sviluppo di tecnologia finalizzata al bene della persona mettendo la scienza al servizio dell’essere umano.”

Emiliano Schena, professore presso l’Università Campus Bio-Medico di Roma

In futuro, grazie alla collaborazione con il Centro di Competenza ARTES 4.0 e le imprese ad esso associate, leader in settori chiave quali la robotica e la microelettronica, sarà possibile trasferire queste tecnologie di frontiera verso applicazioni industriali innovative di interazione persona-macchina-ambiente, che genereranno casi d’uso per la trasformazione digitale, migliorando la sicurezza sul lavoro e consentendo di programmare i robot con un semplice gesto interattivo o mediante l’esempio.

“Grazie alla collaborazione con ARTES 4.0, Centro di Competenza selezionato dal Ministero dello Sviluppo Economico nell’ambito del programma Impresa 4.0 queste nuove tecnologie abilitanti saranno trasferite dal laboratorio di ricerca fino all’applicazione e all’impatto sociale”.

Paolo Dario, direttore scientifico di ARTES 4.0 e professore emerito della Scuola Superiore Sant’Anna

LINK ALLO STUDIO

Fonte: comunicato stampa Scuola Superiore Sant’Anna

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