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Io Uomo tu Robot
Il 2017 all’insegna della robotica

Per l’Europa il 2017 sarà l’anno della robotica con 17 progetti ,cinque dei quali italiani,  che si sono aggiudicati i finanziamenti Horizon 2020 della Commissione Europea con l’obiettivo di favorire l’innovazione scientifica in ogni settore.

Horizon 2020 è un importante programma  dell'Unione europea (UE)  e rappresenta il principale strumento di finanziamento per la ricerca e l'innovazione in Europa. Obiettivo del programma  è fornire un’eccellenza scientifica all’Europa attraverso una crescita intelligente, sostenibile e inclusiva al fine di assicurare che l'Europa produca una scienza e tecnologia in grado di stimolare la crescita economica e favorire una rapida  innovazione.

Complessivamente sono sette  le sfide prioritarie che l'UE ha identificato e nelle quali l'investimento nella  ricerca e l'innovazione possono avere un impatto reale a beneficio dei cittadini. I finanziamenti  disponibili si aggirano intorno agli 80 miliardi di euro e si riferiscono ad un periodo di 7 anni (2014 – 2020). Tra i 17 progetti finanziati dall’ UE cinque riguardano robot sviluppati da centri di ricerca italiani: stiamo parlando di  Andy, Cyberleg, Refills, MoveCare, Dream4Car che rappresentano la nuova generazione di robot europei  protagonisti nel 2017.

I progetti a guida italiana sono eterogenei riguardando ambiti diversi di utilizzo. Si tratta di robot  per imparare a lavorare fianco a fianco con le persone, innovativi robot indossabili che consentono di camminare alle persone che hanno perso l’uso delle gambe,  perfezionati sistemi di intelligenza artificiale pensati in particolare per la guida delle macchine autonome, robot assistenti per aiutare le persone anziane direttamente nella loro casa e un robot magazziniere capace di gestire gli ordini e aiutare i commessi dei negozi.

I progetti

AnDy

AnDy  è  l’acronimo di ”Advancing Anticipatory Behaviors in Dyadic Human-Robot Collaboration”, un progetto  dell’ Istituto Italiano di Tecnologia di Genova che su 75 proposte presentate in tutta Europa   si è classificato primo nel bando dell'UE “Advanced robot capabilities research and take-up” ed è  coordinato da Francesco Nori   ricercatore di IIT.

L’obiettivo è migliorare la capacità dei robot di collaborare con l’uomo in ambienti non solo industriali, ma anche domestici. Stiamo parlando di robot che lavorano al fianco delle persone in ampia libertà e, aspetto innovativo del progetto, in grado di  interpretare  le reali e concrete esigenze fisiche delle persone riducendo in tal modo  eventuali rischi  di infortunio .

“La nostra idea è quella di sviluppare una tecnologia indossabile dai lavoratori in grado di far capire ai robot i movimenti specifici che compiono le persone”, spiega Francesco Nori, ricercatore dell’Iit e coordinatore del progetto. “Attualmente, infatti, non esiste una tecnologia che sia sufficiente a far capire ai robot quali forze fisiche sta compiendo una persona in modo da poterla aiutare nei movimenti e negli sforzi fisici”.

Uno scenario  in divenire che vede l’imporsi di una  nuova tipologia   di robot collaborativi, o cobot, studiati per interagire fisicamente con gli umani per svolgere compiti diversi in un ambiente condiviso dove uomini e robot   si troveranno   a lavorare in modo collaborativo. Un progetto  che si allinea in tal modo alle recenti innovazioni in fatto di linee di produzione ed in sintonia con la nuova visione di attività industriale che traccia Industria 4.0.

I robot“collaboratori”del progetto ANDY dovranno essere capaci di adattarsi ai diversi ambienti impostando il proprio funzionamento sull’interpretazione dei movimenti dell’operatore umano agevolandolo non solo in  azioni di routine, ma anche particolarmente complesse e garantendo una migliore  ergonomia e sicurezza nei luoghi di lavoro. Le applicazioni riguarderanno non solo i robot collaborativi industriali, ma troveranno spazio anche in ambito riabilitativo e per l’assistenza agli anziani o persone che necessitano di supporto continuo.

Abilità che saranno trasferite su  tipologie di diverse robot : robot collaborativi che  lavorano a stretto contatto con l’uomo, esoscheletri in grado di rafforzare e guidare il corpo delle persone nelle loro attività lavorative, robot più evoluti in grado di eseguire compiti adeguati allo stato fisico delle persone e dotati di attitudine a comprendere e anticipare le loro azioni. 

La lettura e l’interpretazione del movimento del corpo umano da parte dei robot rappresenta uno degli aspetti più importanti e prevede una prima fase  che  utilizza una particolare tuta dotata di opportuni sensori in grado di  tradurre le azioni di una persona in dati che il robot può interpretare al fine di poter intervenire in aiuto con movimenti specifici. Dati  che consentiranno ai robot collaborativi industriali  di interagire con l’uomo ottimizzando l’ergonomia dell’interazione, minimizzando in tal modo gli stress muscolo-scheletrici e diminuendo i rischi di infortunio sul lavoro. 

In una seconda fase sarà possibile l’integrazione di sensori più compatti all’interno di un esoscheletro robotico: un sistema capace di correggere, assecondare o potenziare le azioni di un lavoratore, individuando l’assetto più comodo per il corpo. Per queste sue peculiari caratteristiche l’esoscheletro potrà trovare applicazioni anche in ambito riabilitativo, un importante contributo nel panorama delle sfide della Robotica indossabile.

La parte più avanzata del progetto è rappresentata dall’ultima fase basata sull’anticipazione del comportamento umano da parte di robot cognitivi  rendendo così gli umanoidi   adeguati per la vita quotidiana, dimostrando efficienza nell’agire ed in contesti per loro natura  mutevoli. Per queste loro caratteristiche tali robot potranno essere impiegati per l’assistenza agli anziani o persone che necessitano di un adeguato e continuo supporto.

Il progetto della durata di 4 anni, si avvale di un co-finanziamento da parte dell’Unione Europea  di circa 4 milioni di euro nell’ambito del programma Ricerca e Innovazione Horizon 2020, e coinvolge istituti di ricerca e aziende internazionali in Italia, Francia, Germania, Paesi Bassi, Danimarca e Slovenia. 

CyberLeg

Il 2017 sarà anche il momento della nuova fase di CyberLeg, l'esoscheletro sviluppato dai ricercatori della Scuola Superiore Sant'Anna di Pisa per far tornare a camminare le persone che hanno perso l'uso delle gambe. Un progetto che sarà in grado di rispondere a nuovi obiettivi specifici di innovazione ed ulteriori sviluppi dei moduli CyberLeg  a livello  hardware esistente  e del  sistema di controllo al fine di migliorare il suo uso e renderlo affidabile in contesti di vita reale.

Il progetto 'Cyberlegs' (The CYBERnetic LowEr-Limb CoGnitive Ortho-prosthesis) è stato lanciato  nel 2012  da Maria Chiara Carrozza,  un progetto finanziato dalla Commissione Europea e coordinato dall’Istituto di BioRobotica, Professore Ordinario di Bioingegneria Industriale presso la Scuola Superiore Sant'Anna di Pisa.

Si tratta di   innovative protesi robotiche che hanno la funzione di reali "gambe bioniche"  leggeri e indossabili per tutti coloro che abbiano subito l'amputazione degli arti inferiori al di sopra del ginocchio. Al progetto ha preso parte anche il Centro Irccs Don Carlo Gnocchi  di Firenze, dove sono stati presentati i prototipi, testati su 11 persone.

La perdita totale o parziale di un arto inferiore è una condizione particolarmente invalidanti che compromette in misura significativa la salute ed il benessere psicofisico di molte persone nel mondo e tra le principali cause di amputazione agli arti inferiori troviamo le malattie del sistema vascolare periferico (sono definite amputazioni vascolari). I dati indicano che in Europa gli amputati transfemorali sono stimati in circa 30 mila ogni anno e  in Italia ogni anno si registrano circa 3,800 nuove amputazioni trans-femorali (Ministero della Salute).  

Cyberlegs un sistema robotico modulare ed indossabile costituito di 3 parti che a seconda delle specifiche esigenze del paziente possono essere utilizzate sia singolarmente che tutte insieme.

 Il primo modulo è una protesi transfemorale attiva che sostituisce l’arto amputato, mentre il secondo modulo è quello che viene indossato al livello del bacino  ed è un tutore pelvico (Active Pelvis Orthosis)  in grado di assistere il movimento favorendo la flessione e l’estensione dell’anca al fine di rendere la camminata più efficiente e naturale. Il terzo modulo si collega al ginocchio e alla caviglia dell’arto sano (ortesi di ginocchio e caviglia). Tutti e 3 i dispositivi sono motorizzati.

Come spiega Nicola Vitiello dell’Istituto di biorobotica del Sant’Anna, coordinatore del progetto: “A ogni passo l’ortesi robotizzata fornisce all’amputato un surplus di energia e permette in questo modo di ripristinare un cammino più fisiologico. L’obiettivo scientifico alla base del progetto Cyberlegs è la realizzazione di un robot indossabile che possa ripristinare un cammino meno faticoso  e nel contempo  naturale ed efficiente   migliorando in tal modo e concretamente la qualità della vita di tutti i giorni. La ricerca continua e la sfida per il futuro è quella di rendere il dispositivo il più personalizzato e leggero   possibile  in grado pertanto di tener conto   delle reali peculiarità di ciascun utente.

Punto di forza di questi  arti robotizzati e che non impongono il cammino al paziente e al centro è sempre l’uomo con le sue esigenze   che decide e le macchine devono saper capire le intenzioni motorie e trasformarle in comandi motori cercando la più alta sinergia possibile.Senza voler entrare in complesse teorie che riguardano i meccanismi dell'elaborazione dell'informazione per il movimento sappiamo che tutto questo è possibile utilizzando schemi di controllo bio-ispirati, basati su quelle che vengono definite 'primitive motorie'.

L'interfaccia con la protesi è ottenuta mediante sensori   indossabili, costituiti da scarpe ''intelligenti'', dotate di sensori di pressione ed una rete di sette sensori inerziali, solidali con ciascuno dei sei principali segmenti anatomici degli arti inferiori e con il tronco. un sistema di controllo intelligente grazie ai dati forniti da questi sensori è capace di riconoscere il movimento desiderato dalla persona amputata (come camminare, salire le scale, alzarsi oppure sedersi) e tradurre tale intenzione in comandi di movimento a loro volta trasmessi ai   giunti motorizzati dei vari moduli della protesi. In altri termini la protesi transfemorale robotica, il sistema di sensori indossabili, la scarpa 'intelligente' per camminare di nuovo.

Refills

Refills è un robot magazziniere sviluppato sotto il coordinamento del Consorzio di Ricerca per l’Energia e l’Automazione e le Tecnologie per l’Automatismo (Create) capace di gestire gli ordini e aiutare i commessi dei negozi ed in grado di svolgere il ruolo di magazziniere, aiutando i commessi e gestendo anche gli ordini. Un progetto che ha l’obiettivo di trovare  innovative soluzioni di robotica modulare utilizzabile  per un’ampia gamma di processi di logistica grazie a sistemi robotici mobili in stretta e intelligente collaborazione con gli esseri umani. Tecnologie innovative  per ridurre i costi e aumentare l'efficienza.

MoveCare

Un progetto messo a punto dal Dipartimento di Informatica dell’Università degli Studi di Milano sotto la guida del Prof. Alberto Borghese nell’ambito del programma di ricerca dal titolo “Multiple Actors Virtual Empathic Cargiver for the Elder”che ha l’obettivo di contribuire allo sviluppo di una piattaforma collaborativa integrata,  progettazione, sviluppo e valutazione di exer-game con i quali guidare l’utente in attività sociali con contenuto cognitivo.  Inoltre il sistema robotico in questione fornirebbe l’accesso a una comunità virtuale che collegherebbe le persone anziane, dando loro l’ulteriore chance di migliorare la socializzazione con i quali guidare l’utente in attività sociali con contenuto fisico (ad esempio esercizi guidati da un training virtuale).

Attraverso il sistema MoveCare sarà anche possibile monitorare da casa i principali indicatori di salute.

Dream4Car
 

Un progetto riguardante un sistema di intelligenza artificiale per macchine autonome coordinato dal Dipartimento di Ingegneria Industriale dell’Università di Trento. L’obiettivo è quello di  risolvere uno dei problemi che stanno emergendo nella guida automatica: la capacità di operare correttamente in situazioni, rare, che portano ad incidenti stradali. L’esperienza  dimostra che i veicoli autonomi attuali, nonostante le grandi speranze riposte, non sono ancora del tutto affidabili e questo lo possiamo verificare nella realtà dove si possono manifestare  situazioni in cui il sistema non è in grado, pur tenendo conto della sua autonomia, di prendere la corretta decisione.

Ricordiamo a tal proposito  il recente incidente di Tesla e la Google Car che si avvale dell’intervento di un supervisore umano. Prima di introdurre sul mercato questi veicoli garantendone una sicurezza maggiore di quella con guidatore umano, gli esperti in aspetti legali, stimano che sia necessario dimostrare una guida senza incidenti in tutti gli scenari possibili per circa un miliardo di miglia. Un obiettivo difficile da raggiungere.

Il 2017 sarà pertanto un anno all’insegna della robotica, un'opportunità da cogliere al volo per far salire l'Italia sul podio dell'eccellenza.

Nel nostro Paese la ricerca e la tecnologia  sono riuscite a ideare e sviluppare dei dispositivi innovativi e unici sul mercato mondiale. Un momento favorevole in una prospettiva  rassicurante se si tiene conto che l’Italia è il secondo mercato europeo per la robotica ed è fra le prime dieci nazioni al mondo per tasso di robotizzazione.

 

 

 

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