descrizione: La robotica interagente con l’uomo rappresenta uno dei più recenti sviluppi dei settori della robotica e del controllo dei sistemi meccanici, nonché una delle maggiori sfide future in ambito sia civile sia industriale. L’interazione uomo-macchina, infatti, consente da un lato di ottimizzare la gestione degli strumenti robotici da parte dell’operatore (sistemi di teleoperazione, interfacce aptiche), aprendo la strada all’utilizzo di tali sistemi in settori particolarmente critici (missioni spaziali, costruzioni offshore, chirurgia, ecc.), nei quali la complessità del task richiede la presenza dell’uomo nella catena di controllo. Dall’altro lato, la creazione di sistemi robotici in grado di interagire direttamente con l’uomo consente di sfruttare le enormi potenzialità della tecnologia anche in ambiti estremamente delicati quali la terapia riabilitativa in ambito motorio, offrendo non solo agli utenti-pazienti nuove opportunità di recupero legate alla specificità dei nuovi protocolli terapeutici, ma anche al personale medico strumenti di quantificazione e standardizzazione dell’outcome assolutamente innovativi. Il presente progetto si propone di studiare il ruolo del feedback multimodale nella interazione uomo robot, e in particolare di individuare l’influenza dei diversi tipi di feedback (principalmente: visivo, di forza, acustico) nell’esecuzione da parte dell’operatore di task motori robotassistiti. La comprensione di questi meccanismi risulta fondamentale per porre le basi per la progettazione di una nuova generazione di sistemi robotici interagenti con l’uomo, in grado di ottimizzare il risultato richiesto (ad esempio, il contributo motorio di un paziente nel corso di un esercizio riabilitativo) mediante opportuno dosaggio delle diverse modalità di interazione tra il sistema robotico e l’uomo. Il principio fondamentale che sta alla base della ricerca è quello secondo il quale l’essere umano effettua il controllo motorio sulla base degli stimoli ricevuti dall’ambiente esterno, grazie ai quali esso è in grado, confrontando gli stimoli ricevuti con quelli attesi, di correggere il modello interno dell’ambiente ed il comando motorio per raggiungere il task prefissato. In altre parole, il sistema robotico viene visto come un generatore di stimoli la cui corretta combinazione può indurre l’operatore a comprendere ed eseguire più rapidamente il task motorio assegnato. La ricerca sarà finalizzata allo sviluppo ed alla realizzazione di sistemi robotici innovativi aumentati con feedback multimodale, e partirà da solide basi rappresentate dalle interfacce multimodali e dai sistemi robotici già sviluppati dai componenti il gruppo di ricerca. Successivamente si procederà alla definizione ed alla effettuazione di una serie di test con soggetti sperimentali, finalizzati a studiare il ruolo e l'efficacia del feedback multimodale in specifici task. Più precisamente, lo scopo degli esperimenti sarà quello di creare e validare un modello dell’interazione uomo-robot tramite il quale il contributo dell’operatore all’esecuzione del task motorio sia messo in relazione agli stimoli principali che il sistema robotico è in grado di somministrare (feedback di forza, acustico e visivo). Il risultato della presente ricerca avrà un impatto notevole non solo nell’ambito della robotica riabilitativa, che rappresenta il settore prevalente di ricerca del proponente, ma anche nella progettazione e realizzazione di nuovi sistemi di teleoperazione e/o di simulazione, nei quali il sistema robotico deve fornire all’operatore una guida virtuale per consentirgli di eseguire/apprendere il task rapidamente ed in sicurezza.

partner:
University of California at Irvine, DII