giovedì 24 ottobre 2013

Pisa-IIT SoftHand - La Mano Robotica Tutta Italiana

Pisa-IIT SoftHand”, la mano robotica tutta italiana, sarà presentata al Festival della Scienza di Genova,  il prossimo 27 ottobre, alle ore 15.00, presso l’Auditorium S. Salvatore.

Sviluppata dall’Istituto Italiano di Tecnologia di Genova e dal Centro di Ricerca “E.Piaggio” dell’Università di Pisa, la mano si presenta come una novità assoluta nel panorama degli arti robotici e delle protesi perché combina efficacemente robustezza e flessibilità in un prodotto dal costo molto contenuto. La struttura è in materiale plastico ed è stata ottenuta attraverso tecnologie di costruzione additive, cioè tramite una stampa 3D, che ha permesso di conferire alla mano robotica un disegno innovativo.

La mano è priva di ruote dentate ed è costituita da falangi che ruotano una sull’altra, come le articolazioni dell’uomo, e da tendini e legamenti collegati e controllati da un unico motore.
È in grado di fare quasi tutte le prese possibili ad mano umana,  ma si controlla semplicemente  con la contrazione dei muscoli dell’avambraccio ed è in grado di restituire il senso della forza esercitata.

Il controllo, da parte di un singolo motore, rende la mano robotica adatta a un semplice utilizzo come protesi senza richiedere lunghi tempi di apprendimento– afferma Antonio Bicchi, coordinatore del gruppo di Robotica del Centro di Ricerca “E. Piaggio” e Senior Scientist all’IIT di Genova - “L’ultima novità importante nel nostro progetto è che quel singolo motore può essere comandato direttamente dal muscolo del braccio del paziente, non solo nell’esecuzione del movimento, come per esempio prendere o lasciare un oggetto, ma anche nell’intensità della presa da realizzare”.

La mano robotica è collegata all’avambraccio tramite elettrodi che registrano l’attività elettrica di superficie (EMG) del muscolo, e il cui segnale è analizzato da un’interfaccia elettronica che comunica con il motore. Quando il braccio si muove per compiere un’azione, il segnale muscolare è interpretato dall’interfaccia che farà muovere le dita robotiche: se il muscolo si contrae, il motore della mano si aziona e la mano si chiude per prendere gli oggetti, se il muscolo viene rilasciato il motore si ferma e la mano si distende. Il nuovo disegno della Soft Hand permette di variare il grado di intensità della contrazione della mano.

Quando prendiamo una fragola o un sasso compiamo azioni simili ma diverse nella forza della presa”, spiega Antonio Bicchi, “la nostra mano robotica è in grado di distinguere e di eseguire entrambi i movimenti: prese energiche per oggetti pesanti, oppure prese lievi per quelli più delicati. Stiamo lavorando perché l’interfaccia che interpreta i segnali elettrici dei muscoli possa essere incorporata globalmente nella struttura della mano”.

L’obiettivo dei ricercatori del Centro di Ricerca “E.Piaggio” e dell’Istituto Italiano di Tecnologia è di realizzare un prototipo di Soft Hand che sia il più possibile simile a una mano umana, anche nella sensibilità delle superfici.

Una ulteriore linea di ricerca in corso – prosegue Bicchi – riguarda le sensazioni tattili che abbiamo quando tocchiamo gli oggetti, per esempio la ruvidità di una superficie. Nella mano robotica queste sensazioni sono restituite grazie a degli accelerometri posti sulla punta delle dita, che inviano ai muscoli dell’avambraccio delle vibrazioni, diverse a seconda della levigatezza della superficie toccata. Le vibrazioni sono le stesse che sentiremmo con i nostri polpastrelli fatti scorrere sopra gli oggetti; la nostra protesi le trasmetterà all’avambraccio” - conclude Bicchi.

La ricerca sulla mano robotica “Pisa-IIT SoftHand” è stata realizzata con i finanziamenti arrivati dalla Comunità Europea, con il progetto di Robotica CognitivaTHE Hand Embodied” (Pisa) e con il grant ERC “SoftHands” (IIT).
La collaborazione tra il Centro “E. Piaggio” di Pisa, tradizionale eccellenza nello studio della mano e del tatto, e l’IIT di Genova è stata resa possibile dal prestigioso premio assegnato dal Consiglio Europeo delle Ricerche ERC Grant SoftHands, che ha portato un finanziamento di 2,5 milioni di euro della Comunità Europea al gruppo guidato dal professor Antonio Bicchi.

Di seguito il video dedicato alla mano robotica.


12 commenti:

  1. Assolutamente fantastico; quella poi della variazione del grado di intensità della contrazione era una strada necessaria da percorrere e sembra proprio che ci siano riusciti.
    Non ho capito però se la variazione di forza può essere modificata in qualsiasi momento o viene preimpostata prima a seconda dell'azione da svolgere.
    Faccio un esempio per farmi capire:
    alla mano robotica viene fatto sollevare un secchio vuoto. Le dita robotiche stringono il manico e tengono il secchio sollevato da terra; e quindi utilizzano una determinata forza di contrazione che potrebbe essere preventivata (il secchio pesa...ecc.). Ecco, ora immaginiamo che mentre la mano tiene il secchio vuoto sollevato (bendando prima l'uomo a cui la mano robotica è collegata), questo viene riempito gradualmente con dell'acqua (o pesi di vario genere, sempre all'insaputa dell'uomo); cosa succede? La mano aumenta la forza di contrazione delle dita "adeguandosi" al peso che man mano viene modificato (aumenta), o le dita si aprono perché la forza "preimpostata" è insufficiente ed il secchio cade per terra?
    Spero di essere riuscito a spiegarmi.

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    1. Mi scuso per il ritardo nella risposta, giustificata da problemi e contrattempi cui ho dovuto far fronte:(

      Il quesito che poni è chiarissimo. In ciò che ho letto al riguardo, la questione non emerge con chiarezza, ma sono propensa a credere che la forza possa essere graduata in relazione allo stimolo in modo automatico, ovvero che non ci siano valori preimpostati.

      In ogni caso, proverò a porre il quesito ai diretti interessati.

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    2. Infatti, non è proprio chiarissimo, ma anche io sono propenso a pensare che si tratti di una "forza graduata in relazione allo stimolo", anche perché è sicuramente quella la strada da percorrere se si vuole ottenere un arto artificiale davvero "sostituibile" ad uno naturale.

      Sei molto gentile a proporti per porre il quesito ai diretti interessati. Eventualmente facci sapere. Grazie.
      Un salutone

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    3. Se dovessi ricevere una risposta, metterò sicuramente al corrente te ed i lettori di Scientificando:)

      Un salutone
      Annarita

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  2. Senza entrare nello specifico, non ne sono all'altezza come te e Marco, ma cara Annarita, trovo la mano robotica una gran bella invenzione.
    Sono più che sicura che la scienza troverà il modo di un buon funzionamento..ma da quello che ho letto sembri che funzioni bene.
    Annarita, mi piace questa scoperta che sarà di aiuto a tante persone, questo è un grande passo in avanti, inoltre, son sicura che verrà il giorno che la faranno anche più piccola, un po' come è successo con i Computer. L'importante è aver iniziato.

    “Quando prendiamo una fragola o un sasso compiamo azioni simili ma diverse nella forza della presa”, spiega Antonio Bicchi, “la nostra mano robotica è in grado di distinguere e di eseguire entrambi i movimenti: prese energiche per oggetti pesanti, oppure prese lievi per quelli più delicati. Stiamo lavorando perché l’interfaccia che interpreta i segnali elettrici dei muscoli possa essere incorporata globalmente nella struttura della mano”.
    Auguro agli scienziati, buon lavoro!

    A te auguro buona Domenica!

    Un bacio da Caserta

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    1. "Anche senza entrare nello specifico", cara Rosaria, i tuoi commenti sono sempre molto graditi e centrati, oltre che significativi.

      Mi auguro anch'io che il risultato di questa ricerca abbia aperto la strada per ulteriori e concreti miglioramenti a beneficio di tante persone, che ne hanno bisogno.

      Mi unisco a te nell'augurare un in bocca al lupo ai ricercatori per il loro fondamentale e prezioso lavoro.

      Un bacione da Ravenna;)

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  3. Ho trovato questo video-TEDx del 28/ott/2012, dove l'ing. Antonio Bicchi già presentava il prototipo di "mano intelligente" che poi si è "trasformato" (migliorandosi ancora di più) in quello che tu hai perfettamente presentato in questo post. Ne consiglio la visione (per chi vuole naturalmente)
    Un saluto

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    1. Grazie, Marco. Personalmente conoscevo già la presentazione di Bicchi al TEDx Pisa perché seguo tutti gli eventi TEDx italiani. Non ho inserito il video nel post perché questo riguarda il prototipo per come è stato perfezionato allo stato attuale della ricerca e per come mi è stato chiesto di presentarlo.

      Un saluto a te

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    2. Immaginavo che già l'avessi visto.
      É giusto che la presentazione rispecchi lo stato attuale della ricerca.
      Ciauuu

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  4. Ciao prof!!
    E' una bellissima invenzione...sarebbe fantastico avere una mano robotica!!
    Comunque è incredibile ciò che riesce a creare l'uomo con la sua intelligenza.
    Ho visto anche il video...
    Buona serata!!!

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    1. Cara Martina, la mano robotica è indubbiamente una cosa molto utile per coloro che hanno dei problemi con il movimento della mano perché consente loro quasi tutti i movimenti effettuati da una normale mano perfettamente funzionante.
      La Scienza e la Tecnologia sono fondamentali per migliorare la qualità di vita delle persone.

      A domani!:)

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  5. alessia e laura 1b3 novembre 2013 20:56

    buonasera prof!! questo post è davvero molto interessante! sa sempre come stupirci!! non vediamo l'ora di fare tanti nuovi esperimenti insieme a lei !!

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