ROBOTICA E FONDI HORIZON, PROGETTI EUROPEI DI TRANSIZIONE ED EFFICIENZA ENERGETICA

di Cinzia Boschiero

Domanda: come la chirurgia robotica sta cambiando il lavoro dei chirurghi in Unione Europea ? Martino Poggi
Risposta: la chirurgia moderna è passata da lunghe incisioni a minuscoli tagli guidati da robot e intelligenza artificiale. Nel frattempo, tuttavia, i chirurghi hanno perso qualcosa di vitale: la possibilità di sentire direttamente l'interno del corpo. Senza la palpazione, diventa più difficile rilevare anomalie tissutali durante un intervento. Un gruppo di chirurghi e ingegneri in tutta l’Unione Europea sta ora cercando di ripristinare questo aspetto vitale della chirurgia. Lavorando nell'ambito di una collaborazione di ricerca finanziata con fondi Horizon chiamata PALPABLE, stanno sviluppando un "polpastrello" robotico morbido in grado di rilevare la rigidità o la morbidezza dei tessuti durante la chirurgia mininvasiva e robotica. La ricerca durerà fino alla fine del 2026, con un primo prototipo che dovrebbe essere testato dai chirurghi intorno a marzo 2026. Combinando sensori ottici, robotica morbida e intelligenza artificiale, il team sta progettando una sonda che imita il modo in cui un polpastrello preme e sente durante un intervento chirurgico. La sonda esplorerebbe delicatamente gli organi e creerebbe una mappa visiva della rigidità dei tessuti, visualizzata su uno schermo per guidare i chirurghi durante l'intervento. Il progetto europeo PALPABLE aspira a sviluppare uno strumento di palpazione di nuova generazione per l'identificazione e la visualizzazione di anomalie tissutali negli interventi chirurgici mini-invasivi (MIS). Il sistema combina tecnologie all'avanguardia che utilizzano sensori ottici avanzati, robotica soft e intelligenza artificiale per ripristinare il senso del tatto del chirurgo e consentire la caratterizzazione dei tessuti in base a profondità, dimensioni e rigidità. Il sistema punta sia sulla praticità che sulla convenienza grazie all'utilizzo di componenti ottici e pneumatici a basso costo. Il suo design prevede una punta della sonda staccabile che può essere smaltita dopo l'uso, eliminando la necessità di complesse procedure di sterilizzazione. Il progetto unisce ricercatori europei leader, aziende di dispositivi medici e chirurghi nello sviluppo di questa tecnologia, con un chiaro focus sull'adozione clinica e sul miglioramento dei risultati per i pazienti nelle procedure mini-invasive. E’ partner di questo progetto l’Università di Torino e precisamente il Dipartimento di Scienze Chirurgiche (DSS) fa parte della Facoltà di Medicina e Chirurgia ed è composto da 91 membri appartenenti a tutte le diverse discipline chirurgiche. Rappresenta il più grande Dipartimento di Scienze Chirurgiche in Italia. Il corpo docente ricopre posizioni di rilievo nell'arena internazionale della ricerca scientifica. Ha partecipato con successo a progetti riguardanti l'uso di nuove tecnologie in ambito chirurgico ed endoscopico nell'ambito dei programmi FP5, FP6, FP7, H2020 e ora HEU. Le attività di ricerca si concentrano su: terapia mini-invasiva, robotica, imaging clinico e radiologia interventistica, materiali innovativi per applicazioni chirurgiche. Per molti chirurghi, la perdita del contatto diretto è stata uno dei compromessi più discreti della chirurgia moderna. "Abbiamo iniziato 30 anni fa con la chirurgia a cielo aperto e usando le dita", ha spiegato alla redazione del magazine HORIZON della Commissione europea, il Professor Alberto Arezzo dell'Università di Torino, specializzato in chirurgia mininvasiva e robotica, che cura principalmente pazienti affetti da tumore del colon-retto:" Poi siamo passati all'era della chirurgia laparoscopica, che ha ridotto il feedback tattile grazie all'utilizzo di strumenti lunghi. Dagli anni '90, la chirurgia laparoscopica è diventata sempre più comune, consentendo ai chirurghi di operare attraverso piccole incisioni con l'ausilio di una telecamera. I pazienti hanno beneficiato di minori traumi, degenze ospedaliere più brevi e convalescenza più rapida. La Queen Mary University of London (Regno Unito) contribuisce alla progettazione e al perfezionamento delle membrane, il Fraunhofer Institute (Germania) sviluppa le pellicole funzionali, mentre Bendabl (Grecia), Tech Hive Labs (Grecia) e l'Università dell'Essex (Regno Unito) sviluppano il software necessario per visualizzare la rigidità e le mappe tattili. Il prototipo sarà validato in test di laboratorio prima di essere utilizzato sui pazienti. Spiegano all’università di Torino in cui il prof. Alberto Arezzo è responsabile scientifico e in cui partecipa il prof. Mario Morino che PALPABLE introduce una nuova generazione di strumenti MIS (Minimally Imvasive Surgery): una nuova sonda di rilevamento tattile come strumento di palpazione per l'identificazione e la visualizzazione delle anomalie dei tessuti. La MIS presenta diversi vantaggi (riduzione del danno tissutale, requisiti analgesici postoperatori e perdita di sangue, tempo di ospedalizzazione ridotto, migliori risultati estetici), ma il feedback visivo, tattile e tattile in situ è limitato o assente, oltre a problemi di destrezza dello strumento. Questi problemi possono portare a danni accidentali ai tessuti. La sonda (diam. 5 mm, lunghezza 15-20 mm) incorpora molteplici modalità di rilevamento e un effettore terminale sottile, flessibile, azionato pneumaticamente (3DOF, 180 gradi) con sensori distribuiti per il rilevamento tattile distribuito. La sonda è costituita dagli elementi sensibili fotonici e da una sfera tenuta all'estremità di un tunnel circolare da un flusso d'aria costante. La sfera è libera di ruotare in tutte le direzioni e può muoversi nel canale quando viene premuta contro il flusso d'aria. Quando si rotola sul tessuto, lo spostamento dipende dalla rigidità del tessuto e viene captato dalla fibra ottica sopra di esso. La variazione di intensità ottica nell'elemento sensibile viene utilizzata per identificare le variazioni di rigidità del tessuto. Il principio di misura utilizzato è la modulazione estrinseca dell'intensità luminosa fornita tramite fibre ottiche. Viene sviluppato e interfacciato con la sonda un circuito fotonico non planare (guida d'onda 200 μm, profondità di colore 8 bit) per l'array di sensori tattili; questo circuito sarà inciso su una lamina polimerica ultrasottile. Gli elementi di rilevamento a lamina sono distribuiti attorno e lungo la sonda per più input del sensore per palpazione (cioè rigidità), distanza e curvatura che vengono poi fusi per fornire la situazione complessiva del tessuto. L'utilizzo di lamine sottili consente una facile integrazione con la sonda e un processo di produzione diretto per consentire un basso costo in grandi volumi. L'effettore finale è realizzato con materiali usa e getta o sterilizzabili, entrambe le opzioni saranno esplorate rispettivamente per la riciclabilità o la riutilizzabilità.

Domanda: ci sono progetti europei di robotica per la riabilitazione pediatrica? Francesco Lipari
Risposta: sì. Ad esempio c’è il progetto SHARE-CP della Fondazione Pisa iniziato a maggio 2023 e della durata di tre anni che sviluppa un robot umanoide morbido per assistere la valutazione motoria e la riabilitazione dei bambini con paralisi cerebrale. L'obiettivo primario è migliorare l'interazione fisica tra i bambini e un robot umanoide utilizzando la robotica morbida, per ottenere sessioni di riabilitazione più sicure e coinvolgenti. Migliorando la motivazione e i risultati della riabilitazione, il progetto cerca di fornire un intervento mirato, non invasivo e non farmacologico. Vengono sviluppate strategie di controllo avanzate per consentire movimenti accurati e sicuri del robot. La validazione clinica viene condotta attraverso studi pilota e test clinici per valutare l'efficacia e la sicurezza del robot. I risultati attesi includono un migliore impegno ed efficacia riabilitativa per i bambini, strumenti tecnologici affidabili per i medici per valutare i disturbi motori e i risultati della terapia e potenziali applicazioni in telemedicina per il monitoraggio e la terapia a distanza. Il contributo del BRAIR Lab è consistito nello sviluppo di software e strategie di controllo personalizzate per consentire al robot di eseguire movimenti e compiti complessi necessari per la riabilitazione del bambino. Gli algoritmi sono stati progettati per considerare i movimenti flessibili del soft robot. Gli algoritmi saranno addestrati utilizzando i dati delle fasi precedenti e aggiustati continuamente per ottimizzare le prestazioni. I partner di progetto sono l'INNOVATE Lab dell'università di Pisa (UNIPI), e SMB Lab della Scuola Superiore Sant'Anna (SSSA). Interessante è anche il progetto europeo PROBOSCIS (rif. EU H2020-FETOPEN) iniziato a novembre 2019 e durato quattro anni in cui il progetto ha puntato a sviluppare un manipolatore morbido continuo ispirato alla proboscide dell'elefante. Infatti, la proboscide dell'elefante è un organo molto interessante e multifunzionale: oltre a servire funzioni fisiologiche (respirare, odorare) e sociali (disciplinare, comunicare), è l'organo principale con cui gli elefanti interagiscono con l’ambiente, eseguendo sia compiti di manipolazione robusta e delicata, altamente precisa (come raggiungere, afferrare) e altre operazioni (come raccogliere, succhiare, sifonare). Questa ambiziosa ricerca ha previsto la creazione di una nuova generazione di manipolatori robotici universali che, come gli elefanti, possano essere utilizzati in ambienti non strutturati, si adattano prontamente a situazioni inaspettate ed eseguono una moltitudine di compiti di manipolazione con elevata destrezza. Questi robot sfrutteranno l'alta cedevolezza meccanica (adattabilità del corpo morbido), e un ricco feedback sensoriale propriocettivo ed esterocettivo distribuito, basato principalmente sul tocco artificiale, per percepire il mondo e controllare l'interazione con esso. La comprensione degli aspetti morfologici, biomeccanici e comportamentali è fondamentale per lo sviluppo di questo nuovo paradigma di manipolatori bioispirati. In questo processo impegnativo, nasceranno nuovi principi robotici e tecnologie per la sensorizzazione e l'attuazione: saranno sviluppati materiali stampabili morbidi e intelligenti e tecnologie di produzione additiva; inoltre, saranno formulati nuovi principi per l'esplorazione robotica attiva, la raccolta e la manipolazione guidata dal senso tattile. Il contributo del BRAIR Lab come partner è principalmente dedicato alla definizione di esperimenti comportamentali per diverse strategie di presa e manipolazione, che forniscono dati per lo sviluppo di modelli cinematici e dinamici della proboscide dell'elefante. Inoltre, un grande sforzo è fatto per costruire l’architettura di controllo della proboscide artificiale per ottenere strategie di presa guidate del senso tattile, e di raggiungimento e raccolta utilizzando tecniche di apprendimento automatico. Gli altri partner del progetto sono l'Istituto Italiano di Tecnologia (IIT), la Hebrew University of Jerusalem (HUJI), l' Università of Genova (UNIGE), Photocentric (PHC). L’IIT, infatti, è uno dei pionieri della robotica soft, avendo avuto in attivo numerosi progetti scientifici.  Il progetto europeo OCTOPUS di cui era partner, sullo studio del polpo e la creazione di un robot bio-ispirato, e da cui sono originate linee di ricerca su braccia soft con ventose ispirate al polpo e i sensori tattili; la Coordination Action RoboSoft per promuovere a livello europeo un piano di sviluppo tra robotica e sostenibilità a lungo termine; il progetto Plantoid, di cui è stato coordinatore, e che ha visto la creazione del primo robot pianta al mondo e, più di recente, i gruppi di soft robotics dell’IIT, sono stati coordinatori di altri progetti europei Future and Emerging Technologies, come GrowBot sui robot ispirati alle piante rampicanti, e Proboscis, dedicato allo studio della proboscide dell’elefante;  I-Seed finanziato dall’European Innovation Council e I-Wood, supportato dall’European Research Council, tutti progetti che stanno facendo avanzare la conoscenza del mondo vegetale, insieme alla robotica. La Fondazione Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) è una Fondazione privata, istituita il 30 settembre 2003 e sviluppa progetti di eccellenza internazionali ed europei in vari ambiti. 

Domanda: ci sono fondi e progetti europei per trovare delle soluzioni tecnologiche per la transizione energetica e per il monitoraggio ambientale? Simone Scarano
Risposta: sì ce ne sono diversi. Inoltre in Italia il 30 gennaio 2026 è stato inaugurato il Centro di Competenza SEASTAR per lo sviluppo del quale è stato sottoscritto un accordo tra il MASE, il Politecnico di Torino e IIT, che costituisce un centro di aggregazione e di integrazione delle competenze sul tema della conversione dei giacimenti di idrocarburi esauriti, dello stoccaggio sotterraneo dei fluidi e della sicurezza della produzione degli idrocarburi e dei fluidi stoccati nel sottosuolo, in particolare off-shore. Grazie al supporto del MASE e agli importanti investimenti in infrastrutture, nel corso degli anni SEASTAR ha potuto crescere e affermarsi come un centro di livello internazionale. La sede principale e scientifica dell'Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) si trova a Genova, nel quartiere di Bolzaneto; mentre l'amministrazione centrale ha invece sede a Roma. L'IIT vanta anche una rete di centri di ricerca distribuiti sul territorio nazionale, inclusa una nuova sede presso H-Farm.  Oggi per l’hub SEASTAR si apre una nuova fase: grazie ai laboratori all’avanguardia e alle sue attrezzature specialistiche, inclusa una galleria del vento di grandi dimensioni, svilupperà e testerà sempre più soluzioni tecnologiche per la transizione energetica (inclusi idrogeno e metano verde), monitoraggio ambientale, nuovi materiali, cattura e utilizzo del carbonio, stoccaggio elettrico e geologico dei fluidi. Il taglio del nastro all’Enviroment Park si è svolto venerdì 30 gennaio  2026 per il Competence Center SEASTAR, alla presenza del Ministro dell’Ambiente e della Sicurezza Energetica Gilberto Pichetto Fratin, del Rettore del Politecnico di Torino Stefano Paolo Corgnati, e del Direttore scientifico dell’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) Giorgio Metta. Dopo i saluti istituzionali del Presidente di Environment Park Giacomo Portas, si sono tenute una breve tavola rotonda tra le istituzioni coinvolte nel progetto, per confermare impegni e obiettivi del Centro, e la visita ai laboratori di avanguardia. Le principali tematiche affrontate dal centro SEASTAR sono la sostenibilità e la sicurezza delle tecnologie oil&gas nella fase di transizione verso un’economia low-carbon; la sostenibilità e la sicurezza della dismissione e/o conversione degli impianti e infrastrutture oil&gas arrivate a fine vita, come le piattaforme off-shore nei mari italiani, che oggi sono 136; la conversione dei giacimenti di idrocarburi esauriti per lo stoccaggio sotterraneo di metano “verde”, di idrogeno e/o di anidride carbonica, la compatibilità dei materiali all’idrogeno e/o all’anidride carbonica, gli aspetti normativi della transizione. L’obiettivo principale dell’Accordo SEASTAR è lo svolgimento di attività di ricerca applicata e di trasferimento tecnologico e la disseminazione delle competenze multidisciplinari verso il territorio, per stimolare lo sviluppo e la crescita nei settori tecnologici e innovativi connessi alla transizione energetica. Le attività formative e di ricerca sono state individuate per valorizzare da un lato le competenze e il capitale umano altamente specializzato, anche in un contesto internazionale, dall’altro rendere accessibili le infrastrutture di ricerca presenti sul territorio, ottimizzandole e migliorandole in relazione alle necessità del Paese, e infine offrire ai giovani talenti opportunità di formazione tecnico-scientifica di alto profilo in un contesto internazionale. Nello specifico i filoni principali di attività sono sei – di cui uno dedicato alla formazione e all’aggiornamento professionale, a supporto delle istituzioni, e cinque caratterizzati da attività di ricerca di base e modellistica, ricerca sperimentale e trasferimento tecnologico a supporto del comparto industriale – e riguardano: formazione e aggiornamento; geotermia; fluidi per la transizione energetica: H2, CO2, ammonica e membrane per la separazione dei gas; processi di metanazione (aspetti di sicurezza/valutazione dei rischi); sicurezza delle attività minerarie e studio del riutilizzo dei giacimenti esauriti e conversione dei relativi impianti a supporto della transizione energetica low carbon; monitoraggio ambientale on-shore e off-shore.

Da non confondere con l’acronimo del progetto europeo denominato SEASTARS (Sustainable Emission Abatement Strategies & Technologies for Advanced Revolution Ship)  in cui c’è come partner in Italia DGTwin (https://dgtwin.it/rd/progetti-innovativi/seastars/)  che si impegna a promuovere la decarbonizzazione e l'efficienza energetica nel settore marittimo, garantendo la conformità alle normative in continua evoluzione e promuovendo l'innovazione sostenibile. Michela Costa è primo Ricercatore presso il CNR - Istituto di Scienze e Tecnologie per l’Energia e la Mobilità Sostenibili di Napoli (STEMS); Luigi Esposito è progettista meccanico, laureato in Ingegneria Meccanica per la Progettazione e la Produzione presso l’Università degli Studi di Napoli “Federico II”; Davide Sgambato è progettista software, laureato in Ingegneria Meccanica per l’Energia e l’Ambiente presso l’Università di Napoli “Federico II”. Il Team di DG Twin è intrinsecamente allineato all'attuale necessità di una transizione globale e la sede è a Napoli. Il progetto sfrutta l'ingegneria dei sistemi basata su modelli (MBSE) e un approccio di assemblaggio graduale su ordinazione per aiutare gli armatori a valutare la riduzione delle emissioni, migliorare l'efficienza e sviluppare piani di decarbonizzazione attuabili. La sua progettazione tecnologica modulare consente aggiornamenti scalabili e graduali, garantendo la conformità alle normative in continua evoluzione e gestendo al contempo i rischi di investimento. L'obiettivo principale di SEASTARS (https://seastars-project.eu) è dimostrare una riduzione delle emissioni di gas serra (GHG) "well-to-wake" di almeno il 30% entro il 2030 (rispetto al 2008), nonché un miglioramento dell'efficienza energetica del 20% (rispetto alle prestazioni di riferimento del 2022) su otto progetti di navi pronte per il mercato (4 retrofit e 4 nuove costruzioni) che riguardano la navigazione interna, quella a corto raggio e la navigazione in alto mare, combinando diverse tecnologie per la riduzione delle emissioni e il miglioramento dell'efficienza. Attraverso l'uso di una metodologia di progettazione avanzata derivata dall'Ingegneria dei Sistemi, nota come Model-Based Systems Engineering (MBSE), e un approccio modulare di assemblaggio su ordinazione. Il progetto SEASTARS ha ricevuto finanziamenti dal programma Horizon Europe Innovation Actions dell'Unione Europea nell'ambito dell'accordo di sovvenzione n. 101192901; ed aiuterà i proprietari di navi non solo a valutare la riduzione delle emissioni e il miglioramento dell'efficienza delle imbarcazioni, ma anche a generare piani di azione appropriati per il processo di decarbonizzazione e a quantificare le relative decisioni di investimento, per adattare la loro flotta e mantenerla sempre in linea con le normative imposte.